感知科学前沿

柔软且可拉伸的集成电子系统，具备连续感应和干预能力，有望应用于重症监护、康复、闭环诊断与治疗以及虚拟现实/增强现实领域。近年来，通过开发新型材料和可拉伸电子架构，在可拉伸电子技术方面取得了进展。特别是，基于横向应变耐受的岛-桥结构工程（例如，褶皱、蛇形和弹簧结构）以及垂直应变隔离工程使得传统的刚性集成电路（IC）组件能够与可拉伸聚合物基板集成。这种可拉伸的混合电子器件结合了成熟的IC设计和制造优势，同时匹配了柔软器官和组织的机械性能。

类皮肤场效应晶体管是用于未来人机交互电子皮肤应用的生物集成设备的关键元件。尽管最近类皮肤可拉伸晶体管发展迅速，但在赋予这些晶体管自主自愈能力的同时保持必要的电气性能仍然是一个挑战。在这里，作者描述了一种能够自主自愈的可拉伸聚合物晶体管。活性材料由电绝缘超分子聚合物与半导体聚合物或气相沉积金属纳米团簇的混合物组成。一个关键特征是对类皮肤晶体管中的所有有源层（即导体/半导体/电介质层）使用相同的超分子自愈聚合物基质。这提供了层之间的粘附性和紧密接触，从而促进了自主愈合后在应变下的有效电荷注入和传输。

人类皮肤对机械刺激的感知源于感受器将外部力转化为电信号的转换过程。尽管通过模仿这些感受器的空间分布，可以使得电子皮肤对压力、剪切力和应变的测量具有一定的解耦感知能力，但仍然难以实现这些信号的精准分析。作者提出了一种具有三维结构的新型电子皮肤（three-dimensionally architected electronic skin，3DAE-Skin），其结构中的力和应变传感器模仿人体皮肤中Merkel细胞和Ruffini小体的三维布局进行排列。这种3DAE-Skin展现出优异的压力、剪切力和应变的解耦

植物生理的实时原位监测是建立精准农业表型平台的关键。此监测的一项关键技术是能够非侵入式地附着在植物上，并将其生理状态转换为数字数据的设备。在此，作者提出了一种全有机透明植物电子皮肤，通过在聚二甲基硅氧烷（PDMS）基底上微图案化PEDOT:PSS。这种植物电子皮肤对植物来说在光学和机械上是不可见的，对植物健康没有明显的不良影响。作者展示了作者的植物电子皮肤作为应变和温度传感器的能力，应用于B. rapa（Brassica rapa）叶片，用于在正常和非生物应激条件下收集相应参数。捕获了生长过程中叶面施加的应

生物电子器件和组件由软性、基于聚合物的和混合电子材料制成的设备与人体形成自然界面。可拉伸介电体、导电和半导体聚合物的分子设计的进展，以及它们与各种金属和无机纳米或微米材料的复合材料，已经实现与组织和器官形成共形贴附的界面。然而，与软性生物电子系统集成的功能性能、稳定性和可靠性相关的技术挑战仍然存在。该综述讨论了软性有机和混合电子材料、器件组件和集成系统在生物医学应用中的最新进展，以解决这些挑战。作者首先讨论实现柔性且可拉伸设备的策略，强调在设计中融入内在可拉伸功能材料的分子和材料设计概念。

人类皮肤对机械刺激的感知源于感受器将外部力转化为电信号的转换过程。尽管通过模仿这些感受器的空间分布，可以使得电子皮肤对压力、剪切力和应变的测量具有一定的解耦感知能力，但仍然难以实现这些信号的精准分析。作者提出了一种具有三维结构的新型电子皮肤（three-dimensionally architected electronic skin，3DAE-Skin），其结构中的力和应变传感器模仿人体皮肤中Merkel细胞和Ruffini小体的三维布局进行排列。这种3DAE-Skin展现出优异的压力、剪切力和应变的解耦

可实现无线通信和无线能量传输功能的射频（radio-frequency，RF）电子器件，是可拉伸电子皮肤系统的重要组成部分。然而，最近的研究表明，即使在相对较低的弹性应变下，可拉伸RF元件电气性能会发生显著变化，比如天线谐振频率的变化。这些变化直接导致可拉伸系统中无线信号强度或能量传输效率大幅降低，特别是在皮肤表面等物理动态环境中。在这里，作者提出了一种能够在各种弹性应变下完全保持原始射频特性的应变不变可拉伸射频电子器件，使用“介电-弹性”材料作为基底。介电-弹性材料具有物理可调的介电性能，有效地避免了与R

在工程应用中，准确地映射应变分布对于评估应力集中和估计疲劳寿命至关重要。然而，传统的应变传感器阵列在平衡灵敏度和传感密度以实现有效的应变映射方面面临巨大挑战。在本研究中，作者基于带刺纳米球间的F-N隧穿效应利用单分散尖刺状碳纳米球和聚二甲基硅氧烷制备了一种高密度应变传感器阵列，所制备的传感器在0%到60%的应变范围内可以实现高达70,000的灵敏度、100pixel /平方厘米的感测密度并保持99%以上的对数线性。每个单元中尖刺状碳纳米球高度有序组装也确保了单元间高度一致性（标准偏差≤3.82%）。此外，该

微器件可以被集成在柔性基底上，以创建高性能和多功能的人—机界面。然而，现有的集成方案通常使用未图案化、厚和刚性的粘合层，这可能会增加弯曲刚度并损害机械顺应性。在这里，作者提出了微器件在柔性基底上的位置选择性和各向异性导电集成。通过使用速度控制的浸渍转移涂覆方法，在高密度微器件阵列上选择性地沉积粘合剂前驱体。该技术抑制了毛细作用和减少设备之间不必要的涂层，从而最大限度地减少了影响聚合物基底固有顺应性的粘合范围。粘合剂中的铁磁颗粒被磁性自组装成定义明确的各向异性链，从而产生低接触电阻且相近端子之间的不会产生电干

通过全溶液工艺可以实现有机光电器件的大规模制造及多种功能超薄可穿戴电子产品的集成。然而，有机光电子复杂的多层堆叠器件结构给大规模生产带来了挑战。在这里，作者建立了全溶液工艺来制造可穿戴的、自供电的光电容积描记(PPG)传感器，通过使用适用于有机光伏、光电探测器和发光二极管的三层器件结构，实现了与蒸镀电极参考器件相当的性能和更高的稳定性。基于全溶液处理的有机发光二极管和光电探测器的PPG传感器阵列可以在大面积的超薄基底上制备，以实现长期存储稳定性。作者将其与大面积、全溶液处理的有机太阳能组件集成在一起，实现了