近日，深圳大学材料学院陈光明教授课题组在材料领域顶级期刊Advanced Materials发表了题为“Bimodal Thermoelectric/AIE E-Skin Decouples Contact-Area Ambiguity for Concurrent Pain Perception and Injury Mapping”的研究论文。该论文探讨了基于双模态热电/聚集诱导发光（AIE）电子皮肤实现接触面积解耦的同步痛觉感知与损伤映射。联合培养研究生霍炳臣和邝凤霞为共同第一作者，深圳大学材料学院陈光明教授、杜春雨副研究员和中国科学院大学郭存悦教授为共同通讯作者，深圳大学为第一完成单位。
在仿生传感领域，热感知电子皮肤面临着一个根本性难题：热电器件的接触面积效应导致信号模糊。由于电学输出取决于总热通量，局部高温刺激与大面积低温刺激会产生难以区分的信号，从而导致热危害评估不可靠。这一“面积模糊性”严重制约了现有热感受电子皮肤在机器人、可穿戴设备和假肢系统中的实际应用。
在本研究中，开发了一种双模态双层电子皮肤，将单壁碳纳米管基热电层与聚集诱导发光（AIE）发光体基光致发光层集成于一体。底层热电层作为快速响应的伤害感受器，将温度梯度转化为电压的“痛觉”信号；顶层AIE层则通过光致发光猝灭提供与接触面积无关的热场光学映射，无需计算处理即可直接实现温度与接触面积的视觉解耦。该集成平台实现了实时损伤可视化、精确温度识别（准确率>97%）和可靠的类伤害感受感知。通过仿生机器人反射系统验证，该电子皮肤为智能机器人安全防护和增强人机交互提供了解决方案。
该电子皮肤的核心创新在于仿生双层结构的设计：顶层PL层通过热致光致发光猝灭再现损伤后痕迹，提供热源空间足迹的可视化证据；底层热电层利用热电效应模拟伤害感受器生成电信号，同时能量过滤效应进一步提升了传感灵敏度。在加热或冷却条件下，PL层提供热损伤的实时空间分辨可视化，而热电层则输出类似神经信号的快速电响应。通过将表皮空间可视化与真皮痛觉感知结合，这种电子皮肤成功实现了热损伤可视化、温度识别和类伤害感受感知三大功能。
本文提出的双模态电子皮肤架构解决了热电传感长期存在的接触面积模糊性难题，为下一代软体机器人和人机交互系统的安全性、情境感知和自适应性能提升提供了新的思路。
此项研究得到国家自然科学基金、深圳市科技计划和广东省基础与应用基础研究基金的资助。
论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.73540
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