研究背景

电子皮肤是一种可拉伸、贴合人体且具备多模态感知功能的传感平台，目前在健康监护、机器人技术、人机交互领域发展迅猛。但电子皮肤长期贴附皮肤使用时，汗液会在器件与皮肤的接触面堆积，不仅产生信号伪影、带来佩戴不适感，最终还会造成界面失效。

智能透气电子皮肤

近期，北京理工大学胡斌教授、蔡然副研究员团队受猪笼草笼唇单向输液特性启发，研制出一款智能透气电子皮肤（SPTL）。该器件采用双面（Janus）双层结构，可形成 “液体二极管” 效应以主动疏导汗液，其累计单向输湿指数高达 956.36，即便大量出汗时也能始终保持皮肤接触面干燥。该电子皮肤最大拉伸应变优异，透气速率可达 20.02 mm・s⁻¹，压力灵敏度为 7.39 kPa⁻¹。

此外，SPTL 具备丰富的多模态传感功能，可实时识别摩尔斯电码、实现非接触电容检测；经过 10000 次按压循环后，器件电容衰减不足 3%，性能稳定可靠。将 SPTL 作为生物电极使用时，能够高精度采集脑电（EEG）、肌电（EMG）、心电（ECG）信号，性能大幅优于商用银 / 氯化银（Ag/AgCl）电极。

结合机器学习算法，利用 SPTL 采集的肌电信号可实现四足机器人精准远程操控，手写字符识别准确率超 95%。该仿生设计方案为构建智能透气、多功能集成的生物贴合传感界面提供了通用解决方案。相关研究内容以“Intelligent Breathing Electronic Skin Inspired by Nepenthes for Active Sweat Management, Multimodal Sensing and High‑Fidelity Electromyographic Teleoperation Using Machine Learning”为题目，发表在期刊《Nano-Micro Letter》上。

图 1 SPTL 电子皮肤的仿生设计思路、制备流程与应用总览。

 图 2 SPTL 电子皮肤的微观形貌、化学组分、透气性能与力学性能。

 图 3 SPTL 电子皮肤的表面润湿性、湿度调控特性与结构设计。

 图 4 SPTL 电子皮肤的机电性能与传感应用。

 图 5 SPTL 电子皮肤在电生理信号监测与人机交互（HMI）中的应用。

 图 6 基于机器学习实现肌电信号远程操控四足机器人 。

结论

该工作突破传统电子皮肤汗液干扰瓶颈，将猪笼草单向导液仿生结构与液态金属柔性电路深度融合，开发兼具透气、导湿、高拉伸、多传感、高精度生理监测的 SPTL 电子皮肤。结合轻量化机器学习算法，实现稳定长期人体健康监测与无缆机器人远程控制，在可穿戴医疗、运动监测、康复人机交互、高危作业机器人操控领域具备重要应用潜力，为仿生多功能表皮电子器件提供全新设计范式。  

参考文献

Li, Y.; Zheng, K.; Zhang, G.; Chen, W.; Liu, C.; Shin, S.; Yang, B.; Cai, R.; Hu, B. Intelligent Breathing Electronic Skin Inspired by Nepenthes for Active Sweat Management, Multimodal Sensing and High-Fidelity Electromyographic Teleoperation Using Machine Learning. Nano-Micro Lett.2026, 18 (1), 401. https://doi.org/10.1007/s40820-026-02252-2.