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  仿生學已經成為人工皮膚技術的一個新興領域，它引領了材料設計和器件結構構建的創新，目的是真正模仿人類皮膚的觸覺感知能力。人類皮膚由于其有趣的結構和功能特征而成為靈感的來源。研究發現，皮膚內部的表皮和真皮層是由具有“互鎖”架構的交錯真皮乳頭陣列形成的。一方面，這些真皮乳頭賦予表皮-真皮界面更大的表面積，允許更多的神經末梢和機械感受器分布在其中；另一方面，“互鎖”架構有助于集中和放大局部應力；通過這兩方面的協同作用，大大提高了皮膚的觸覺感知能力。當皮膚與物體接觸時，真皮乳頭會感覺到應力或變形，并將其轉化為生物電信號，進而傳輸到大腦的中樞神經系統。通過復雜的分析、處理和學習，可以獲得更深層且很難直接測量的觸覺信息，如形狀和紋理。從中汲取靈感，利用不斷發展的人工智能技術構建模仿人類感知過程的智能感知系統。然而，一些人類難以實現的感知能力，例如對外觀難以區分的物體的材料感知，仍然極具挑戰性。盡管近年來開發了各種感知材料種類的技術，但這些技術仍然存在局限性。因此，迫切需要一種具有高度普適性和競爭力的材料感知方法來填補當前智能感知領域的技術空白。

  直覺作為一種超越人類傳統五官的感知能力，可能包括對未來事件、隱藏信息或其他超自然現象的感知，也稱為第六感或超感官感知。在自然科學中，直覺通常與磁場/電場有關，例如潛意識中可能出現的對危險的敏感性和對未知事物的警覺。這或許是因為大腦捕捉到周圍環境中磁場/電場的微弱干擾，但人類目前無法自由利用直覺進行感知。電容e-skin是一種能夠將外部接觸/非接觸刺激轉換為電容信號的器件，具有獨特的邊緣電場，在以前的研究中經常被認為是一個缺陷。然而，在人類直覺的啟發下，它或許可以利用不同物體逐漸靠近時產生的不同程度的邊緣電場擾動來實現材料感知。這主要有兩個原因：i）絕大多數物體的介電常數不同，導致在邊緣電場中表現出干擾的能力不同；ii）擾動的邊緣電場可以以寄生電容的形式定量反映，可以更直觀地驗證感知情況。因此，基于以上兩點，電容式e-skin可能成為一種具有高度普適性和競爭性的材料感知的潛在方法。為了進一步優化材料感知的識別精度，排除介電常數相似材料的影響，希望結合基于軟/硬度特性的材料感知方法，構建一個兼具直覺和觸覺雙模傳感的智能材料感知系統。毫無疑問，開展仿生e-skin及其智能感知系統的研究，必將對基于人工智能的智能感知領域起到重要的補充和推動作用，全面推動智能化進程邁向新時代。

圖1基于AFB e-skin的智能材料感知的示意圖 

圖2 AFB e-skin的直覺傳感特性 

圖3 AFB e-skin的觸覺傳感機制 

圖4 AFB e-skin的觸覺傳感性能 

圖5 智能材料感知系統演示

  全文鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202308127

通訊作者介紹

李陽 教授 山東大學

  李陽教授，山東大學集成電路學院教授，博士生導師，IEEE高級會員，科技部中韓青年科學家、山東省泰山學者青年專家、山東省高校集成電路創新團隊帶頭人、山東省優青、山東省青年科技人才托舉工程入選者、齊魯青年學者，主持國家自然科學基金項目、科技部項目、山東省優秀青年基金項目、山東省重點研發計劃項目等省部級以上項目10余項。主要研究領域：新一代半導體材料與器件；“傳感存算一體化”芯片系統。已累計發表SCI檢索論文100余篇，其中以第一作者/通訊作者在Chem. Soc. Rev.、Matter、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、Adv. Sci.、IEEE Trans. Electron, Dev. 等領域內頂尖期刊上發表中科院一區文章45篇，包含封面文章10篇，授權國家發明專利15項，韓國發明專利11項。

張其沖 研究員 蘇州納米技術與納米仿生研究所

  張其沖，現任中國科學院科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所研究員。2017年于同濟大學獲得物理學博士學位，隨后在新加坡南洋理工大學從事博士后研究和東南大學擔任研究員，2021年11月入選中國科學院“率先行動”引才計劃。主要從事纖維狀電子器件及多功能集成，以第一/通訊作者共發表SCI論文50余篇，包括Chem. Rev. 1篇、Adv. Mater. 3篇、Mater. Sci. Eng. R Rep. 1篇、Matter 1篇、Nano Lett. 3篇、Adv. Energy Mater. 3篇、ACS Nano 4篇、Adv. Funct. Mater. 5篇、ACS Energy Lett. 1篇、Nano Energy 6篇、Adv. Sci. 2篇、Energy Storage Mater. 3篇等，共計發表SCI論文100余篇，H因子45，ESI高被引論文10篇，論文引用5700余次，撰寫英文學術專著Advanced Fiber Sensing Technologies一個章節。擔任Adv. Fiber Mater.、InfoMat、Nano-Micro Lett.和The Innovation等期刊青年編委。

金南英 (Nam-Young Kim) 教授 韓國光云大學

  金南英教授，韓國光云大學電子工程系教授，RFIC中心創始人。主要研究領域：射頻和生物傳感器及其應用。已累計發表SCI檢索論文255余篇，出版著作33本，授權韓國發明專利215項。