最近，科罗拉多大学博尔德分校的研究者开发了“真正的可穿戴”的电子设备。 这个可穿戴设备可以像真正的皮肤一样自我修复。 此外，还可以执行一系列的感觉任务，如测量用户的体温，跟踪人们的日常步数等。

更重要的是，这种可穿戴设备可以成形为适合人们身体任何部位的形状。

11月6日，Science Advances杂志发表了受人体皮肤启发，附着在人体皮肤上的可拉伸、完全回收的电路板“电子皮肤”的研究。

论文作者之一，科罗拉多大学博尔德分校的建良小说说：“认为像手表一样戴在手腕上就能戴在手腕上，像项链一样戴在脖子上就能戴在脖子上。”

研究者还说，他希望这种创造有助于重新扩展可穿戴设备的功能。 这样的高科技皮肤不仅能让人们收集关于身体的准确数据，还能减少世界上日益增加的电子垃圾量。

新型多功能电子皮肤

长期以来，那些轻薄舒适的可穿戴设备是科幻小说的主要内容。 比如《终结者》电影系列的阿诺德施瓦辛格脸上的皮肤剥落了。

研究者说：“智能手表虽然功能很好，但总是很大的金属带。 如果真的想要穿戴设备的话，理想情况下是能舒适地合身的胶卷。 ”

电子皮肤的开发目标可以说是机器人也可以说是人。 研究者到目前为止2020年阐述了他们对电子皮肤的设计，他们最新版的电子皮肤技术在概念上进行了很多改进，更灵活，更强大。

图 | 人在手腕上佩戴“电子皮肤”设备

LM作为芯片间的电气布线，各芯片的引线正确安装在图案化的LM接触焊盘上，类似于印刷电路板，但不需要焊接。

具体而言，多功能可穿戴电子设备包括基于运算放大器和电阻的心电传感器、用于体温传感的温度计传感器、用于声音和运动传感的加速度计这三个传感模块。

从更深的角度来看，该装置由EGaIn LM合金和密封在两个薄弹性聚酰亚胺薄膜之间的商业用小型芯片部件组成。

LM作为芯片间的电气布线，各芯片的引线正确安装在图案化的LM接触焊盘上，类似于印刷电路板，但不需要焊接。

另外，设备严重破损或不需要时，可以浸入回收液中充分回收。 聚酰亚胺完全解聚后，可以很容易地从溶液中分离出含有芯片和EGaIn LM的电子部件。 聚合物溶液和电子部件可以再用于制造新设备。

薄而不失延展性的秘密

该多功能可穿戴电子设备中的LM电路提供了优异的导电性、优异的内在机械的柔软性和变形性，因此在粘贴到人体皮肤上时可以赋予皱纹、弯曲、扭曲、延伸。

另外，为了制造他们的弹性产品，研究小组使用丝网印刷制作了液态金属线网络，然后将这些电路夹在两层薄膜之间的——这两层薄膜称为聚酰亚胺，具有高度的柔软性和自我。

由于聚酰亚胺的特殊性能，这种多功能可穿戴电子设备可以自我修复，完全可以回收利用。

如果器件损坏，碎片可以接触界面产生新的共价键。 这里使用的聚酰亚胺矩阵与它们的非共价键超分子键不同，是由共价键构成的，因此可以使装置更牢固，在大范围的条件下操作。

自愈装置可以保障恢复机械和电气功能。 必要时利用压力改善界面接触和加速键交换反应，可以实现更有效的界面缔合。

据报道，用该装置制作的薄膜比创可贴稍厚，可以加热皮肤，团队可以在不破坏内部电子设备的情况下，向任何方向拉伸60%。 研究者说：“真的很有灵活性，以前很可能无法选择。”

图 | 新的“电子皮肤”设备可以在任何方向上拉伸60％，而不会失去任何功能。

研究人员表示，该电子皮肤可以做很多与Fitbits等流行的可穿戴健身设备相同的事情：可靠地测量身体的临时状态、心律、运动模式等。

研究人员表示，如果一块电子皮肤被做成了切片，人们要做的就是将破裂的区域捏在一起。因为在几分钟之内，聚亚胺材料将开始重整，在 13 分钟内，损害将几乎无法检测到，这类似于皮肤愈合。

实际上，该成果还代表了一种制造电子产品的新方法——一种可能对地球更友好的方法。

据估计，到 2021 年人类将生产超过 5500 万吨的废弃智能手机、笔记本电脑和其他电子产品。该团队所制造的可伸缩设备，有望“消灭”垃圾填埋场。

如果把其中一个贴片浸泡在回收溶液中，聚亚胺会解聚或分离成其组成分子，而电子组件会沉到底部。电子器件和弹性材料都可以重复使用。

研究人员表示：“我们对电子垃圾的解决方案是从制造设备的方式开始的，而不是从终点开始，或者从何时开始丢弃。我们需要的是一种易于回收的设备。”

但是，研究者们也说，电子皮肤离真正的应用还有很长的路要走。 直到现在，这些设备仍需要连接到外部电源才能工作。 但是研究者们相信人工电子皮肤很快会成为未来的时尚潮流。

更多的应用程序的实现

上个月，华中科技大学也在第一研究机构发表了Science Advances相关论文，阐述了其电子皮肤的最新进展。

研究者首先建立了电极皮肤的分布参数电模型，根据该模型进一步导出了信号补偿理论，并通过相关实验证明该理论能很好地消除表皮连接线上收集的生理电位信号的干扰。

另外，研究者利用理论计算和模拟的方法保证了电子纹身不会发生轴向拉伸和面内弯曲。 这个设计只是让皮肤感受不到电子器件的力学约束，就能顺利排出体内的汗水和热量。

另外，通过突破“电路信号补偿-大面积制造-几乎零失真复制”等瓶颈，研究者展示了大面积电子纹身在未来数字健康、高精度人机交互等领域的成功。

英文手语识别、单词文字连续识别和实时假手控制等技术可以为残疾人提供高性能的人类自然交互，颈部肌电云图收集有助于语音恢复、吞咽功能评价、颈椎病监测等，多通道的心电图监测，这些应用向人们展示了越来越多的电子皮肤应用的可能性，我相信在不久的将来电子皮肤一定能帮助人们完成更多看起来不可能的任务。