近日，来自科罗拉多大学博尔德分校的研究人员开发了一种“真正可穿戴”的电子设备。这种可穿戴设备可以自我修复，就像真正的皮肤一样。它还可以执行一系列感官任务，例如测量用户的体温或追踪人们的日常步数。更重要的是，这款可穿戴设备可以被塑造成适合人们身体任何部位的形状。这一受人体皮肤启发并粘附在人体皮肤上的可拉伸、可完全回收的电路板“电子皮肤”研究，于11月6日发表在Science Advances杂志上。
论文作者之一、科罗拉多大学博尔德分校的Jianliang Xiao表示：“如果人们想像手表一样佩戴它，可以戴在手腕上，如果人们想像项链一样戴它，可以戴在脖子上。”研究人员还表示，他们希望这一创造将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可以使人们收集有关他们身体的准确数据，而且还能够减少世界上日益增加的电子垃圾数量。
新型多功能电子皮肤包括三个传感模块：由运算放大器和电阻实现的心电传感器，用于体温传感的温度计传感器，以及用于声音和运动传感的加速度计。从更深的角度来看，该设备由EGaIn LM合金，以及封装在两个薄弹性聚亚胺膜之间的商业小尺寸芯片部件组成。LM作为芯片之间的电互连，每个芯片的引脚精确地安装在图案化的LM接触焊盘上，类似于印刷电路板，但不需要焊接。
此外，当设备严重损坏或不需要时，可通过浸泡在回收液中进行充分回收，当聚亚胺完全解聚时，包括芯片和EGaIn LM在内的电子元件可以很容易地从溶液中分离出来，聚合物溶液和电子元件都可以重新用于制造新设备。
这款多功能可穿戴电子设备中的LM电路，提供了优异的导电性、优异的内在机械柔软性和变形性，因此该设备可以在贴在人体皮肤上时弄皱、弯曲、扭曲和拉伸。同时为了制造他们的弹力产品，研究团队使用丝网印刷来创建一个液态金属丝网络，然后，他们将这些电路夹在两层薄膜之间——这两层薄膜是由一种称为聚亚胺的高度柔性和自愈材料制成的。由于聚亚胺的特殊性能，所提该多功能可穿戴电子设备是可自我修复并且可以完全可回收的。
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。
上个月，华中科技大学也以第一研究单位在Science Advances上发表了相关论文，阐述了其电子皮肤的最新进展。研究人员首先建立了电极-皮肤的分布参数电学模型，在该模型基础上进一步推导了信号补偿理论，并且通过相关实验证明该理论能够很好地消除表皮连接线所采集的生理电势信号的干扰。同时，研究人员采用理论计算和仿真的方法保证了电子纹身不发生轴向拉伸和面内弯曲。
这种设计仅仅让皮肤感受不到电子器件的力学约束，更能让体内汗液和热量顺畅地排出。此外，得益于突破“电路信号补偿-大面积制造-近零应变转印”等瓶颈，研究人员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应用。