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  電子皮膚因具有人體皮膚特征（如可拉伸性、彈性等），并且能將感知到的外部刺激，如拉力、壓力、溫度和濕度等轉化為可視/可度量的電信號，在人機交互、健康監測和軟體機器人等領域具有重要應用。傳統電子皮膚傳感器是將導電材料和柔性基體復合得到，常用的柔性基體材料包括聚二甲基硅氧烷、熱塑性聚氨酯和橡膠等。然而這些基于合成高分子材料的電子皮膚傳感器的廣泛使用會產生大量不可降解的電子垃圾，易造成資源浪費和環境污染，更不順應當前社會綠色可持續發展的要求，嚴重制約了電子皮膚在柔性電子器件等領域的應用。

  近日，杭州師范大學朱雨田教授團隊利用聚乙烯醇（PVA）作為基材、檸檬酸（CA）作為還原劑和銀納米顆粒（AgNPs）作為導電材料，通過一步原位還原法制備了高度透明且兼具有應變、溫度和濕度多傳感功能的可循環利用的PVA/CA/AgNPs電子皮膚傳感器（圖1）。

圖1. 多功能且可循環利用的電子皮膚傳感器

  作為應變傳感器，PVA/CA/AgNPs電子皮膚傳感器具有較寬的應變傳感范圍（1-200%）、快速響應時間（90 ms）和高線性度（R²: 0.998）。作為溫度傳感器，PVA/CA/AgNPs電子皮膚傳感器在30-40 ℃范圍內表現出較高的溫度響應系數（?0.076/℃），并且在拉伸狀態下仍能保持高靈敏的溫度響應行為。另外，基于PVA和CA良好的吸濕性，所制備的傳感器具有濕度傳感性能，傳感器在加濕器持續加濕過程中可以點亮LED燈（圖2）。

圖2. 傳感器的濕度傳感性能

  PVA/CA/AgNPs電子皮膚傳感器的可拉伸性、高靈敏性、多功能傳感性以及長期穩定性等優點實現了其在人體運動監測和健康狀況等方面的良好應用前景。如圖3所示，柔性傳感器可以精準識別呼吸、面部細微變化（臉頰凸起）以及手指和手腕彎曲的大幅度運動變化；傳感器優異的溫敏性能夠感知溫度變化；傳感器良好的濕度傳感性能夠精確感知面部皮膚的含水量變化，為監測和跟蹤人體健康狀況提供可靠輔助。

圖3. 傳感器的應用

  另外，由于PVA和CA的良好溶解性，電子皮膚材料可循環利用，通過簡單的溶解-重新鑄膜處理獲得的傳感器仍具有多功能傳感特性，并可以循環多次（圖4）。

圖4. 傳感器的循環利用性

  以上研究成果以“Stretchable and Transparent Multimodal Electronic-Skin Sensors in Detecting Strain, Temperature, and Humidity”為題發表在《Nano Energy》上。論文的第一作者是杭州師范大學碩士研究生陳良仁，通訊作者為朱雨田教授和青年教師常曉華。該項工作得到浙江省自然科學基金（LR20E030003）和國家自然科學基金（52003070）的資助。