随着智能穿戴、柔性机器人和健康监测技术的快速发展，兼具高灵敏感知、舒适佩戴以及稳定信号输出能力的电子皮肤（e-skin）成为人机交互领域的重要研究方向。然而，在实际应用过程中，电子皮肤往往需要同时面对大幅机械变形、汗液干扰、电磁环境扰动以及温度变化等复杂条件，容易导致信号漂移、传输失真和长期稳定性下降。因此，如何构建兼具柔韧性、高可靠性、多功能集成能力的智能电子皮肤体系，是柔性电子领域亟待解决的重要挑战。
针对这一难题，北京化工大学张军营、程珏教授联合中国兵器第五三研究所李鲲副研究员提出了一种凝胶纤维介导的界面黏附增强策略，成功构建了具有高稳定性和多功能集成能力的仿生Janus全纳米纤维自供能电子皮肤。如图1所示，该策略通过构筑液态金属-离子凝胶复合纤维导电体系，利用分子间相互作用增强液态金属与纤维基底的界面结合，并借助三维纤维网络实现导电通路的动态稳定调控，突破了柔性电子器件在高应变条件下导电稳定性与机械耐久性难以兼顾的瓶颈。基于该设计，所构建的液态金属纤维电极在400%拉伸条件下仍保持稳定电学输出（R/R0≈1.07），并实现长期可靠信号传输。在此基础上，团队进一步开发了Janus多层纤维电子皮肤，实现自供能感知、透气舒适、单向汗液传输及智能人机交互等功能集成，结合机器学习算法实现超过93%的动作识别准确率。此外，该电子皮肤进一步集成电磁屏蔽与主动热管理功能，实现约69.1 dB的电磁屏蔽效能和稳定温度调控能力。该研究为复杂环境下高可靠智能穿戴系统的构筑提供了新的设计策略。相关论文以“Bio-Inspired Janus All-Nanofiber Self-Powered Electronic Skins for Multifunctional, High-Resolution, Artifact-Free Human–Machine Interface”为题，发表在Advanced Materials上。
该研究提出的凝胶纤维介导界面增强策略，有效解决了柔性电子皮肤在大变形条件下面临的导电稳定性、界面可靠性以及多功能集成难题，为高性能智能穿戴器件的结构设计提供了新的思路。
本文通讯作为北京化工大学张军营教授和中国兵器第五三研究所李鲲副研究员，第一作者为范克凡博士，现为中国兵器第五三研究所助理研究员。
论文链接：http://doi.org/10.1002/adma.74900
