深圳大学在《Gels》期刊发表题为“Toward Skin-like Sensors: Stretchable Conductive Gels for Triboelectric Applications”的综述文章,对可拉伸类皮肤导电凝胶摩擦电传感器进行了系统梳理与分析。

文章首先以液相组成为依据,将可拉伸导电凝胶分为水凝胶(含纯水凝胶、有机水凝胶、离子水凝胶等复合水凝胶)、有机凝胶、离子凝胶三大类,同时提及深共晶凝胶、剪切增稠凝胶等新兴体系,从组成、交联策略、导电性和机械特性等维度,对比了不同凝胶的工程化策略,而平衡电导率(或离子电导率)与机械弹性,仍是这类材料研发的核心挑战。
针对类皮肤传感器与摩擦电应用的融合需求,文章指出导电凝胶是关键衔接材料——其本征柔性、可拉伸性、自修复能力及界面贴合性,能实现紧密皮肤接触与可靠机电耦合,让兼具柔韧性与摩擦电发电能力的类皮肤传感器成为可能,这类传感器可模拟人体皮肤特性,检测压力、温度、振动等多种触觉刺激,适配低功耗可穿戴传感与交互场景。
围绕凝胶基类皮肤摩擦电传感器,文章结合典型案例分析了关键性能指标:可拉伸性、自修复行为、光学与热耐受性、电学耐久性及环境稳定性。其中在稳定性方面,目前提升策略多依赖溶剂工程、界面微结构调控及器件封装,但大多仅能应对单一问题,离子电导率、机械顺应性和环境耐受性间存在权衡关系,且标准化测试缺失增加了系统间对比难度,实现综合稳定性仍是重大挑战。
在器件结构上,文章梳理了薄膜型、纤维型及织物型三类典型架构:薄膜型在基础研究与多功能集成上有优势;纤维与织物型则具备更优机械顺应性、可扩展接触面积,更适配全身可穿戴平台,但这类结构目前多处于概念验证阶段,在凝胶可纺性、结构均匀性等方面仍需突破。
此外,文章还列举了这类传感器的应用场景,包括生物医学运动监测、触觉感知、人机交互、互动式治疗系统等,尽管其电输出低于刚性电极,但在低功耗任务中能提供足够的灵敏度与鲁棒性。
最后文章指出,这类摩擦电系统仍面临四大挑战:拓展凝胶材料的多样性与多功能性、提升器件耐用性与输出性能、实现生命周期可持续与可回收性、推进可扩展性与系统级集成,未来相关技术的发展,有望推动其成为动态机械信号转换的通用平台,助力下一代类皮肤电子系统落地。