电子皮肤是机器人感知、智能医疗、人机交互等领域的核心组件，但现有产品多为单模传感，材料识别范围有限，且多孔结构难以调控，难以满足精准感知需求。
太原理工大学、中山大学等团队在《Advanced Science》发表的研究，推出了一款准周期多孔结构温压（T-P）双模电子皮肤。它通过受限二维气泡与PDMS的相互作用构建可控多孔结构，结合石墨烯、PEDOT: PSS 和Bi₂Te₃实现温压信号无串扰检测，搭配卷积神经网络（CNN）可精准识别33种材料（含相似软硬度、导热性材料及合金），识别率达97.64%，性能远超人类皮肤与现有电子皮肤！
研究成果
1. 准周期多孔结构：可控性与性能可调兼顾
通过受限二维气泡与PDMS的相互作用，突破传统多孔结构局限：
制备原理：上下砂纸形成受限空间，乙醇加热产生二维气泡阵列，与PDMS作用固化后形成准周期多孔结构，无需复杂模板条件；结构可控：调节砂纸间距（0.5-2.0mm）可精准调控孔径大小（直径随间距增大而增大），进而优化温压传感性能；优势显著：相比随机多孔结构，准周期结构应力分布均匀，信号传导稳定，且便于通过有限元模拟定量分析性能。
2. 温压双模传感：无串扰精准检测
材料分工：PEDOT: PSS与Bi₂Te₃构成热电器件，利用塞贝克效应实现温度传感；石墨烯构建导电网络，通过压阻效应实现压力传感；核心性能：温度传感灵敏度达26.14μV/K，检测限0.1K，750次循环稳定；压力传感灵敏度153.37 kPa⁻¹，检测限5Pa，响应/恢复时间仅32/34ms，10000次循环性能稳定；无串扰设计：温度信号（热电电压）与压力信号（相对电阻变化）独立输出，不受彼此干扰，可同步捕捉温压双模信息。
3. 材料识别能力：覆盖广、精度高
识别范围广：可识别33种材料，包括软硬度 / 导热性相似材料（如铜、铝、PDMS、橡胶）、不同纹理棉布、多种合金，覆盖传统电子皮肤难以区分的材料类型；识别精度高：仅用压力信号识别率87.97%，仅用温度信号识别率84.27%，双模信号融合后识别率达97.64%，远超单模传感；适配性强：通过t-SNE数据可视化验证，双模信号数据集在二维空间中聚类清晰，为 CNN 模型提供高质量特征输入，识别稳定性优异。
4. 制备与应用：低成本、多功能
低成本规模化：无需复杂设备，通过砂纸受限空间+气泡自组装即可制备，成本低、效率高，适合批量生产；
人体运动监测：可精准检测脉搏、眨眼等细微动作，以及手腕弯曲、膝盖弯曲等大幅度运动，响应稳定；
场景适配广泛：可集成于机器人末端执行器、可穿戴设备，适用于材料分拣、智能医疗触感模拟、人机交互等场景。
图文导读
图1 电子皮肤的制备过程
图2 电子皮肤的表征
图3 电子皮肤的热电特性
图4 电子皮肤的压阻特性
图5 电子皮肤的TP双模传感能力
图6 利用电子皮肤进行材料识别
总结
这款准周期多孔结构温压双模电子皮肤，通过 “可控多孔结构+双模传感+AI识别" 的创新组合，成功解决了传统电子皮肤 “维度单一、结构不可控、识别率低" 的核心痛点。它不仅实现了温压信号的无串扰精准检测，还能高效识别多种复杂材料，性能远超人类皮肤。
未来，通过进一步优化多孔结构参数与材料配比，有望提升传感器在环境下的稳定性，拓展至更多材料类型与更复杂场景（如微创手术机器人、假肢触感反馈）。其准周期多孔结构的制备策略，也为柔性电子器件的结构调控与性能优化提供了重要参考，推动电子皮肤向 “感知更精准、识别更智能、应用更广泛" 方向发展。
