sbs防水卷材用离型膜（sbs防水卷材铝膜）

可转移到不同表面，多层8倍拉伸，皱纹具有放大器功能的电子纹身

电子纹身在皮肤健康和运动感应应用中具有巨大潜力。但是，现有的电子纹身不能同时是保形的，粘性的和多层的。

南方科技大学深圳湾实验室生物医学工程系唐丽雪与,首都医科大学生物医学工程学院, 中国科学院大学国家纳米科学与技术中心等联合研发团队近日发表了他们的高度可拉伸电子纹身的研究成果。发表在 。(doi：10.1126 / .)

这种电子纹身可以实现折痕放大效果，可以将集成应变传感器的输出信号放大三倍。纹身可以转移到不同的表面上并形成牢固的附件，不需要溶剂或加热。纹身制作简单易行。一种分层策略和两种材料（金属聚合物导体和弹性体嵌段共聚物）被用于制造电路模块，在纹身中具有所需的层数。

三层mett的示意图和光学图像。（a）包含三个电路层的mett的分解示意图。（b）mett的逐层制造的示意图。（c）转移到皮肤上的mett的光学图像；插入时，可以将mett嵌入手指关节的折痕中。（d）mett的光学图像，用于远程控制机械手。图片来源：南方科技大学唐丽雪。

研究小组展示了将纹身转移到不同表面以形成牢固的附着物而无需溶剂或加热的可能性。研究人员使用了一种简单的方法来制作纹身，这种纹身的制作方法是基于分层策略的，其中两种材料用于制作纹身中的电路模式。

可穿戴设备

可穿戴或可植入设备可以与人体组织无缝集成，从而在实时健康监测应用程序中改善生活质量。大多数可穿戴设备由软硅基底制成，并且与包括皮肤，大脑和心脏在内的人体组织兼容。该材料还具有化学惰性，不会对人体组织造成伤害；但是，它们不能牢固地附着在人的皮肤上以达到稳定。因此，当前的电子纹身可以直接作为电子电路印刷在皮肤上或作为商业转移纹身。由于不可避免地与复杂电路重叠，因此这种单层策略不能实现具有多种功能的电路。为了平衡现有的不兼容性，tang等人。开发了一种多层电子转移纹身（mett），将其嵌入到细小特征中，包括手指折痕和皮肤上的指纹，以便在反复变形时牢固附着。

mett的保形和粘性结构允许折痕放大效果；应变集中在皮肤的皱纹上，导致纹身上的应变传感器的输出信号放大。纹身显示出极好的拉伸性和可重复性。结果，由折痕放大引起的大的局部变形不会引起应变传感器或由金属聚合物导体（mpc）制成的互连的退化。研究人员突破了基于液态金属的电子纹身的极限，允许集成任意数量的应变传感器或其他功能组件，并集成了15个应变传感器和一个加热器，这是迄今为止单层电子纹身无法实现的尝试。该团队使用mett演示了遥控机器人手。

mett是保形的和粘性的，可以实现折痕放大效果。（a）mett中mpc的Δr/ r与0至800％的不同拉伸应变之间的关系。本文中的误差棒代表se。（b）mett中mpc的Δr/ r与0至150％的拉伸应变之间的关系。（c）通过将mett从0％拉伸到50％约100个循环，实时监测mett中的应变传感器。（d）嵌入在手指折痕中的mett的照片。（e）mett可以嵌入指纹中。（f）从皮肤上剥离mett的照片。（g）在弯曲过程中将mett固定在近端指间关节（pip）上的放大图。（h）折痕放大效果的示意图；" a"表示悬挂部分的初始长度。虚线框，折痕模型。（i）在折痕上具有不同厚度的不同基材的示意图。悬挂部分的初始长度a1 <a2。弯曲时应变，红色>橙色>黄色。（j）指关节皮肤上的应变传感器的照片。（k）比较将食指弯曲到105°时具有不同厚度的不同基板上的mpc应变传感器的输出信号。

开发多层电子转移纹身（mett）

mett包含三个部分，包括粘合剂层，离型层和两者之间的电路模块。当唐等。在施加压力的情况下，粘合层使mett与皮肤形成紧密和保形的附着。电路层保持薄聚（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯）（sbs）薄膜，其中嵌入了可拉伸的导体。由金属聚合物导体制成的三层mett内的电路模块包含三个带有应变传感器的电路层和一个位于第三电路层上的加热器。mpc为设备提供了出色的导电性和可拉伸性，而sbs膜支撑了导体并将它们电隔离在不同的层中。当唐等。通过压力将纹身附着到皮肤上，并去除释放层，然后将mett的电路模块运输到皮肤上以牢固附着。

mett的可扩展性。（a）七层加热器的光学图像。（b）加热器的热像图，无变形（左），应变为30％（右）。（c）喷出的液态金属滴的数量取决于拉伸循环后sbs层的厚度。（d）对应于（c）的sbs表面的扫描电子显微镜（sem）表征；i（左）和ii（右）中sbs的厚度分别为4.8和18.13μm。（e）电连接点的sem表征。虚线表示电连接点的边缘，该边缘被液态金属颗粒覆盖。（f）三层mett的横截面。

mett制造策略

团队创建了一个分层的制造策略来创建mett，从最外层到皮肤上的纹身开始。然后，他们直接将金属聚合物导体（mpc）印刷到sbs（聚（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯）膜）上，并与其他层形成垂直电连接，以增加电路层的数量。首先是由于液态金属颗粒上的非导电氧化物层；但是，表面拉伸破坏了表面以产生导电路径。施加压力后，mett牢固地附着在皮肤上，并且软而薄的电路模块残留在皮肤上。该三层结构可以监视手的15个自由度，以将人的手的灵巧性转移到具有类似自由度的机械手。

mett可以监控手的运动。（a）不同位置的应变传感器的Δr/ r与角度的关系。插图：应变传感器的测量位置示意图。（b）在不同的弯曲角度下，附在pip上的mett的电阻响应。（c）根据指标pip的弯曲角度，在具有不同层的mett中的应变传感器的Δr/ r。（d）应变传感器的测量位置示意图。（e）附着在手上的三层mett的光学图像。（f）手上三层mett的热图像。（g）15个应变传感器的实时信号变化以及mett上加热器的温度变化随手的移动而变化。

测试设备的机电性能

然后，团队测试了mett中基于金属聚合物导体的应变传感器的机电性能。材料的电阻随着拉伸应变的增加而增加，并易于拉伸至800％，远远超过了皮肤的变形。传感器在拉伸1000次后也显示出出色的可重复性。tang等。计算出mett的模量接近皮肤模块。可拉伸的mett是保形的和粘性的，从而引起折痕放大作用。这使团队能够将mett嵌入到皮肤的折痕中，例如指纹。折痕内的皮肤未被mett完全覆盖；相反，它仍然牢固地附着在折痕内以确保应变弯曲手指时，重点放在感兴趣的区域。结果表明，与平均应变下的应变传感器相比，聚焦应变可以显着放大，从而突出了折痕放大效果。科学家还采用了压敏粘合剂来改善mett的皱纹放大效果，该材料即使在剧烈运动中也可以牢固地附着在皮肤上。

mett可以远程控制机械手。（a）将纹身转移到手上的照片。（b）照片显示皮肤上的mett（左）和处置手套（右）。虚线框，外部接触垫。（c）机器人控制系统的系统级框图。（d）mett可以远程控制机械手的运动。

mett检测手的运动

tang等。接下来，通过构造一个七层纹身作为可拉伸加热器，展示了mett的可扩展性，该加热器包含在与电源串联连接的七个不同层上的七个蛇形加热器。然而，增加的层数降低了纹身的顺应性。因此，电子纹身仅需两层就可以完成大多数功能。tang等。还开发并研究了三层纹身的横截面，该纹身的结构中嵌入了液态金属颗粒，从而在每一层中形成导电网络。研究人员使用mett通过位于皮肤上的传感器来测量手部的运动同时测量了人的手在15个自由度上的运动。然后，他们开发了两层mett，可实时远程控制6个自由度的机械手。该团队通过蓝牙将手指弯曲引起的信号放大并传输到机械手，以控制医学研究和军事领域的系统。

通过这种方式，唐丽雪及其同事获得了用于折痕放大的多层电子纹身。他们形成了一层一层的制造策略，以形成具有不同层的mett，同时保留了效果。该团队使用三层mett，测量了手的15个自由度，并制定了一种策略，可以通过机器人控制系统远程执行精致而复杂的任务。

结论与展望：

进而，通过增加机器人手的自由度，可以使用机器人控制系统来远程执行微妙而复杂的任务，这在医疗系统，虚拟现实和可穿戴机器人方面具有巨大潜力。将来，可以在基于mpc的应变传感器上制造折痕/裂缝，并且可以通过折痕/裂缝的密度和宽度来调整基于mpc的应变传感器的灵敏度。因此，基于折痕放大效果的应变传感器将具有更广泛的应用，而不仅限于具有折痕的皮肤。