通过直接墨水喷射垂直3D打印技术制备的多个人工机械感受器嵌入的防水纤毛电子皮肤，用于海员健康管理

《Journal of Materials Chemistry A》：Multiple artificial mechanoreceptor-embedded waterproof ciliated E-skin via direct-ink-writing vertically 3D printing toward health management of seafarers

针对船员潮湿环境中可穿戴传感器信号不稳定问题，提出一种基于微结构仿生电子皮肤，结合3D打印技术实现高灵敏度、防水且性能稳定，成功应用于船员生理信号监测，准确率达97.58%。

　　

在船舶上长时间处于高湿度环境中，对海员的持续生理监测带来了独特的挑战，因为传统的可穿戴传感器常常会因受潮而出现信号不稳定问题。为了解决这个问题，我们提出了一种防水纤毛电子皮肤（WCES），其设计灵感来源于皮肤的表皮毛发和机械感受器。该电子皮肤的水接触角为113.7°，压力灵敏度为14.9 kPa^-1，这一性能是通过结合微纤毛引起的应力集中效应以及填充物的双模机械转导机制实现的。其中嵌入的碳黑和离子液体分别通过颗粒滑动和压力下的定向离子迁移，模拟了快速适应型和慢速适应型的机械感受器功能。为了制造具有高纵横比（即长宽比）的微纤毛，我们开发了一种基于挥发性溶剂的垂直3D打印技术，将组成材料制成高应力产量的墨水。因此，这种打印出的WCES在潮湿环境中的传感性能非常稳定，长时间浸泡后信号衰减率低于7.75%。当WCES被集成到适用于海员环境的健康监测系统中时，利用随机森林模型，它可以以97.58%的准确率区分处于不同生理状态个体的脉搏信号。这项工作为海洋环境中的可靠生理传感提供了一个强大的平台，并为高性能电子皮肤技术的实际应用指明了方向。