微柱结构赋能超强界面粘附与高灵敏传感的仿生电子皮肤

来自国内的研究人员针对软质多层传感器在极端机械条件下难以兼顾界面强韧性与高传感性能的难题，创新性地设计了一种基于超支化聚氨酯（HPU）的微柱界面结构。通过将柱径控制在缺陷敏感长度以下，实现了5,095 J m?2的超高界面韧性，同时利用弹性屈曲效应将微柱作为低刚度间隔层，使传感器检测限降低、响应频率突破7,000 Hz，为人形机器人重物抓取和可穿戴医疗监测提供了突破性解决方案。

　　

这项突破性研究揭示了微柱结构在仿生电子皮肤中的双重妙用：垂直排列的聚氨酯微柱（直径<50 μm）通过突破缺陷敏感长度限制，像微型防弹衣般消除结构缺陷，将界面韧性飙升至5,095 J m^?2，相当于传统材料的五倍。这些比头发丝更细的"分子弹簧"在压力下会跳起机械探戈——通过弹性屈曲(elastic buckling)巧妙降低刚度，使压力灵敏度提升3个数量级，甚至能捕捉7,000 Hz的超声波振动，堪比蝙蝠的声呐系统。

更令人惊叹的是，这种"刚柔并济"的微柱网络既能像章鱼吸盘般牢牢粘附在剧烈晃动的机器人关节上，又能像猫胡须一样敏锐感知毫克级压力变化。当集成到人形机器人指尖时，传感器可稳定抓取20公斤重物而不失灵，同时精准识别硬币纹理。该设计为下一代可穿戴医疗设备（如实时监测脉搏波的电子纹身）和脑机接口提供了普适性架构，或许某天能让假肢拥有比原生皮肤更敏锐的触觉。