如今，使用可穿戴设备实时监测身体健康状况，已经逐渐成为日常生活的标配，比如各种手环手表，以及皮肤贴片等趋于微小体积的产品或技术。然而，就皮肤贴片而言，有一个始终难以攻克的难题 —— 无法为人们提供如真实皮肤那样活动自如、无异物感以及不会轻易脱落的体验。此外，为了进行可靠的身体健康监测，电子皮肤和人体皮肤接触的界层必须完好无损。
因此，在动辄就汗水淋漓的炎炎夏日，如何使皮肤贴片具备防汗功能以防止损坏，是科学家们一直在思考的问题。近日，麻省理工学院机械工程副教授 Jeehwan Kim 团队及其合作者，就共同开发出了一款防汗“电子皮肤”，这是一种内嵌传感器的粘性贴片，其上巧妙分布着类似人体的“毛孔”，不仅舒适亲肤，而且即使佩戴者出汗，也不会出现故障或从皮肤上脱落。
该设计能够作为舒适的可穿戴设备，更加有效地监测人们的健康状况，比如皮肤癌等。相关研究论文以“Long-term reliable physical health monitoring by sweat pore–inspired perforated electronic skins”为题，于近日发表在科学期刊 Science Advances 上。
试验中，研究人员将这款全新的电子皮肤贴在志愿者的手腕和前额上进行测试，并让志愿者连续佩戴该设备超过一周。在此期间，智能贴片能够有效地测量出受试者的体温、水分含量、紫外线照射和脉搏。而且，为了测试其防汗效果，受试者进行了跑步 30 分钟、吃辛辣食物并大量出汗的尝试，结果贴片纹丝不动，其监测性能也未受影响。
该团队的这一设计也已证实非常贴合皮肤：将电子皮肤贴在志愿者的额头上，让他们反复皱眉或是大汗淋漓，也没有出现起皱、剥离和松弛情况。而对照组的其他电子皮肤设计则缺乏汗水渗透性，容易从皮肤上脱落。Kim 的团队一直致力于创新柔性半导体薄膜材料。此次，他们就尝试使用种技术制造出超薄可穿戴贴片，但很快就遇到了其他电子皮肤设计尚未清除的障碍：汗液。
如果要使电子皮肤长期可持续性地发挥作用，就不仅要透气，还要能透汗。而后，研究人员仔细研究了人体毛孔并从其中获得了灵感。于是，他们从模仿人体皮肤入手，在贴片上蚀刻出一个个与人毛孔一样大的“人造毛孔”，同时，他们发现，当孔隙间隔很近、距离小于平均孔隙直径时，整个系统将更加有效地渗透汗水。
遵循这一基本原理，该团队在薄膜上蚀刻出有呈哑铃形状分布的“毛孔”（即在每个孔之间“剪”出一条通道），就会产生像剪纸般可拉伸的效果。其中内嵌的超薄半导体传感器阵列，则用于实时监测温度、水合作用、紫外线照射和机械应变等数据。如此一来，电子皮肤就像人的皮肤一样，非常有弹性、柔软、还可渗透汗水。未来，Kim 团队还计划继续提高这款“智能皮肤”的强度和耐用性。
虽然该贴片既能渗透汗水又高度贴合皮肤，但由于其类似剪纸的图案，加上材料的超薄特点，使其在受到摩擦时显得非常脆弱。即便如此，这款防汗贴片或将是可持续性智能皮肤研究的又一次向前迈进。