電子皮膚是一種具有機械變形能力的電子傳感器的多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)，可以感知各種外部刺激，例如機械、化學(xué)、光和熱刺激。研究者們在早期致力于開發(fā)具有出色靈敏度的電子皮膚之后，現(xiàn)階段的研究工作主要集中在將空間分辨的傳感數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為最直接的讀數(shù)，也就是視覺信號。

韓國漢陽大學(xué)Do Hwan Kim、韓國西江大學(xué)Moon Sung Kang等人報道了一種能夠?qū)C械刺激轉(zhuǎn)化為視覺讀數(shù)的電子皮膚材料。材料層由在熱塑性聚氨酯基質(zhì)內(nèi)的離子過渡金屬絡(luò)合物發(fā)光體和離子液體(能夠產(chǎn)生電化學(xué)發(fā)光(ECL))組成，其顯示出對機械應(yīng)力的粘-孔彈性響應(yīng)。作者利用其壓電離子效應(yīng)開發(fā)了一種 “ECL 電子皮膚”，實現(xiàn)了在不使用空間分布的壓力傳感器陣列的情況下，將局部施加到 ECL 皮膚的應(yīng)力在空間上被讀取并可視化。該研究以題為“Visco-Poroelastic Electrochemiluminescence Skin with Piezo-Ionic Effect”的論文發(fā)表在《Advanced Materials》上。

文章亮點：

(1)作者報道了一種包含被液體 ECL 活性材料(發(fā)光體和電解質(zhì)的混合物)包圍的聚合物基質(zhì)的復(fù)合材料，其對機械應(yīng)力顯示出粘-孔彈性響應(yīng)，導(dǎo)致內(nèi)部離子發(fā)光體的分布隨應(yīng)力而變化。

(2)作者利用其壓電離子效應(yīng)設(shè)計了一個“ECL 電子皮膚”，其能將機械刺激轉(zhuǎn)換為視覺讀數(shù)。該電子皮膚的設(shè)計簡單，僅需將復(fù)合層夾在兩個電極之間，就能表現(xiàn)出應(yīng)力響應(yīng)，發(fā)射光強度隨著施加的法向/拉伸應(yīng)力而增加。

(3)由于復(fù)合材料的機械響應(yīng)可以局部發(fā)生并在有限的范圍內(nèi)引起發(fā)光體分布的變化，因此局部施加到 ECL 皮膚上的應(yīng)力可以在空間上發(fā)射，而無需使用空間分布的壓力傳感器陣列。

總而言之，該 ECL 電子皮膚的便捷制造和獨特操作有望為設(shè)計用于人機交互電子皮膚的觸覺傳感器提供新的見解。