具备可穿戴特性的柔性传感器件将会开启面向柔性机器人、人机界面、人工智能和健康监测等领域新的应用，并将彻底改善人类与电子产品之间的关系。

近日，材料学院杨维清教授课题组在柔性电子皮肤领域取得了重要进展，以西南交通大学为第一作者单位在国际著名杂志ACS Applied Materials & Interfaces（IF=8.097）上面在线发表封面文章，该成果得到了国家自然科学基金和西南交通大学及材料学院的大力支持。

作者根据“来源于人，服务于人”的和谐理念设计的杂志封面如下：

在纳米能源与功能器件团队杨维清教授、青年老师邓维礼和美国斯坦福大学陈俊博士的共同指导下(共同通讯作者)，西南交大2017级直博生闫成受人类表皮结构的启发，研制了一种超薄的三维细胞传感器阵列（3D-CSA）进行生物医疗检测，内在的传感单元具备刚性结构和功能对称性。通过优化的一步热致相分离法可以实现三维多孔驻极体对压电颗粒的笼状包覆，利用两者之间的压电协同效应完成性能的优化，同时也可以实现该传感阵列的可扩展制备。所研制的3D-CSA超薄（80μm），可以和弯曲皮肤表面实现良好的共形接触；压力灵敏度高达0.19 V kPa^-1, 响应时间低至16 ms，而且可以双面工作；最后，3D-CSA被成功地应用于自驱动心率测量、眼球运动检测和触觉成像。由于具备价格低廉、超薄、柔软、结构对称以及材料合成和器件制备时的可扩展性等诸多优势，3D-CSA为三维电子皮肤的设计提供了一个新的思路。该研究成果以“Epidermis-Inspired Ultrathin 3D Cellular Sensor Array for Self-Powered Biomedical Monitoring”为题在线发表在ACS Applied Materials & Interfaces上面。

（论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.8b14514）

图1. 表皮启发3D-CSA的结构设计和工作原理。(a)人体表皮结构的示意图；(b)模拟表皮结构的3D-CSA示意图；(c)SEM图像展示了一个细胞传感器单元的结构，由驻极体基体和压电颗粒组成（比例尺：2μm）；(d)80μm的超薄柔性3D-CSA实物照片；(e)3D-CSA的工作机理。

图2. 器件结构的优化。(a)多孔聚丙烯框架的截面SEM形貌；(b)包含压电纳米颗粒的优化3D-CSA截面SEM形貌；(c)CSA的电压和电流对比，黑线表示多孔聚丙烯框架的电学输出，红线表示优化3D-CSA的电学输出。

图3. 3D-CSA的电学和机械性能表征。(a)器件灵敏度的测量；(b)固定压力下3D-CSA的电流密度；(c)响应时间测量，Tr表示上升时间；(d)机械耐久性测量；(e)器件在空气中放置超过45天的电学输出；(f)3D-CSA可以从两侧独立工作。

图4. 3D-CSA应用于可穿戴生物医疗检测的展示。(a)3D-CSA附着于人体皮肤上用于生物医疗检测的示意图；(b)测量心率；(c)检测眼球运动；(d)自驱动触觉成像。

纳米能源材料与功能器件团队介绍：

   在学校和学院大力支持下，课题组由材料学院引进人才杨维清教授负责，于2014年4月成立。课题组成立四年半以来，一边建设实验室，一边开展相关科研工作，已经以西南交通大学为第一作者单位在国际杂志发表高质量SCI论文45篇（30余篇中科院1区论文，其中IF>10的高质量论文8篇，入选高被引论文4篇，入选热点论文1篇，封面论文1篇），申请国家发明专利30余项，所做工作被国务院副总理刘延东高度评价，同时被Newscienst(科技媒体世界排名第一)、CCTV、新华网、科技日报等20余家媒体的亮点报道。团队规模已发展为近30余人（含讲师，全职博士后，博士和硕士研究生），课题组网址：http://userweb.swjtu.edu.cn/Userweb/yangweiqing/index.htm。课题组致力于将基础研究和工程应用统一的纳米能源材料与功能器件，竭诚寻找合作伙伴。