仿生学已经成为人工皮肤技术的一个新兴领域，它引领了材料设计和器件结构构建的创新，目的是真正模仿人类皮肤的触觉感知能力。人类皮肤由于其有趣的结构和功能特征而成为灵感的来源。研究发现，皮肤内部的表皮和真皮层是由具有“互锁”架构的交错真皮乳头阵列形成的。一方面，这些真皮乳头赋予表皮-真皮界面更大的表面积，允许更多的神经末梢和机械感受器分布在其中；另一方面，“互锁”架构有助于集中和放大局部应力；通过这两方面的协同作用，大大提高了皮肤的触觉感知能力。当皮肤与物体接触时，真皮乳头会感觉到应力或变形，并将其转化为生物电信号，进而传输到大脑的中枢神经系统。通过复杂的分析、处理和学习，可以获得更深层且很难直接测量的触觉信息，如形状和纹理。从中汲取灵感，利用不断发展的人工智能技术构建模仿人类感知过程的智能感知系统。然而，一些人类难以实现的感知能力，例如对外观难以区分的物体的材料感知，仍然极具挑战性。尽管近年来开发了各种感知材料种类的技术，但这些技术仍然存在局限性。因此，迫切需要一种具有高度普适性和竞争力的材料感知方法来填补当前智能感知领域的技术空白。

  直觉作为一种超越人类传统五官的感知能力，可能包括对未来事件、隐藏信息或其他超自然现象的感知，也称为第六感或超感官感知。在自然科学中，直觉通常与磁场/电场有关，例如潜意识中可能出现的对危险的敏感性和对未知事物的警觉。这或许是因为大脑捕捉到周围环境中磁场/电场的微弱干扰，但人类目前无法自由利用直觉进行感知。电容e-skin是一种能够将外部接触/非接触刺激转换为电容信号的器件，具有独特的边缘电场，在以前的研究中经常被认为是一个缺陷。然而，在人类直觉的启发下，它或许可以利用不同物体逐渐靠近时产生的不同程度的边缘电场扰动来实现材料感知。这主要有两个原因：i）绝大多数物体的介电常数不同，导致在边缘电场中表现出干扰的能力不同；ii）扰动的边缘电场可以以寄生电容的形式定量反映，可以更直观地验证感知情况。因此，基于以上两点，电容式e-skin可能成为一种具有高度普适性和竞争性的材料感知的潜在方法。为了进一步优化材料感知的识别精度，排除介电常数相似材料的影响，希望结合基于软/硬度特性的材料感知方法，构建一个兼具直觉和触觉双模传感的智能材料感知系统。毫无疑问，开展仿生e-skin及其智能感知系统的研究，必将对基于人工智能的智能感知领域起到重要的补充和推动作用，全面推动智能化进程迈向新时代。

图1基于AFB e-skin的智能材料感知的示意图 

图2 AFB e-skin的直觉传感特性 

图3 AFB e-skin的触觉传感机制 

图4 AFB e-skin的触觉传感性能 

图5 智能材料感知系统演示

  全文链接：https://doi.org/10.1002/smll.202308127

通讯作者介绍

李阳 教授 山东大学

  李阳教授，山东大学集成电路学院教授，博士生导师，IEEE高级会员，科技部中韩青年科学家、山东省泰山学者青年专家、山东省高校集成电路创新团队带头人、山东省优青、山东省青年科技人才托举工程入选者、齐鲁青年学者，主持国家自然科学基金项目、科技部项目、山东省优秀青年基金项目、山东省重点研发计划项目等省部级以上项目10余项。主要研究领域：新一代半导体材料与器件；“传感存算一体化”芯片系统。已累计发表SCI检索论文100余篇，其中以第一作者/通讯作者在Chem. Soc. Rev.、Matter、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、Adv. Sci.、IEEE Trans. Electron, Dev. 等领域内顶尖期刊上发表中科院一区文章45篇，包含封面文章10篇，授权国家发明专利15项，韩国发明专利11项。

张其冲 研究员 苏州纳米技术与纳米仿生研究所

  张其冲，现任中国科学院科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员。2017年于同济大学获得物理学博士学位，随后在新加坡南洋理工大学从事博士后研究和东南大学担任研究员，2021年11月入选中国科学院“率先行动”引才计划。主要从事纤维状电子器件及多功能集成，以第一/通讯作者共发表SCI论文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，共计发表SCI论文100余篇，H因子45，ESI高被引论文10篇，论文引用5700余次，撰写英文学术专著Advanced Fiber Sensing Technologies一个章节。担任Adv. Fiber Mater.、InfoMat、Nano-Micro Lett.和The Innovation等期刊青年编委。

金南英 (Nam-Young Kim) 教授 韩国光云大学

  金南英教授，韩国光云大学电子工程系教授，RFIC中心创始人。主要研究领域：射频和生物传感器及其应用。已累计发表SCI检索论文255余篇，出版著作33本，授权韩国发明专利215项。