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  電子皮膚作為一種在醫療健康、人工智能以及便攜式電子產品領域應用前景極大的新型器件，近年來受到國內外學術界和工業界的廣泛關注。現有電子皮膚大多依靠集成壓力傳感元件的方式實現接觸式位置傳感，不僅使分辨率受制于傳感單元個數，更導致電子皮膚的潛能與優勢無法充分發揮。

  近日，北京大學信息科學技術學院微納電子學研究院張海霞教授課題組研制出一種新型的自驅動非接觸式透明柔性電子皮膚。它結合摩擦起電原理與空間靜電感應效應，利用四個電極即可達到1.5mm的二維空間分辨率。與此同時，該電子皮膚能夠檢測垂直距離不超過5cm的帶電體在平行平面內的運動，因此實現了非接觸式位置傳感。相關研究成果以《可應用于運動傳感的自驅動非接觸式電子皮膚》（Self-powered non-contact electronic skin for motion sensing）為題，于2017年12月在材料科學領域重要期刊《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）上發表（DOI: 10.1002/adfm.201704641）；信息學院2014級本科生吳瀚翔為第一作者，張海霞教授為通訊作者。

  不同于傳統電子皮膚基于傳感單元陣列實現對于壓力、位置等物理量的數字式感知，該模擬電子皮膚利用預起電過程中積累于帶電體表面的電荷，根據空間位移造成的靜電勢變化在電極上所產生的感應電流，通過計算多個電極電壓的相對大小實現極坐標平面上的定位。由于利用摩擦表面自主產生的摩擦電荷，電子皮膚實現了完全的自驅動傳感；又由于模擬定位方法的運用，只需四個電極即可實現二維高精度定位，相較于傳統數字式電子皮膚極大降低了電極數量；空間靜電感應原理使得目標物體的位移可脫離并平行于電子皮膚所在平面，可作為實時游戲平臺的人機交互界面使用，將用戶的手指運動轉化為電信號發送給計算機。該電子皮膚通過使用表面具有微結構的聚二甲基硅氧烷（PDMS）作為摩擦面，不僅增強了摩擦電荷密度，也提高了信號的強度；此外，使用磁控濺射在聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）襯底表面的氧化銦錫（ITO）為電極，因此具有很好的柔性與透明性。

  上述研究工作得到國家重點基礎研究發展計劃、國家自然科學基金、北京市自然科學基金等支持，在解決電子皮膚供能問題、增強電子皮膚分辨率以及擴展其功能和應用范圍方面取得了重要突破。

  論文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201704641/full