基于电纺PVDF-HFP/TPU/[EMIM][TFSI]薄膜的离子型电子皮肤高效制备方法及其多功能应用研究

（编辑推荐）本研究创新性地通过电纺技术将PVDF-HFP/TPU/[EMIM][TFSI]离子液体复合薄膜与银电极集成，开发出厚度仅200 μm的无封装层多功能电子皮肤（E-skin）。该器件在20%离子液体浓度下实现压力灵敏度1.67 kPa?1（0-70 kPa）和30-65°C温度响应的协同感知，为解决离子皮肤（iontronic）泄漏难题和压力-温度信号串扰提供了新范式。

　　

Highlight

本研究亮点在于采用电纺PVDF-HFP/TPU/[EMIM][TFSI]（1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐）复合薄膜，通过调控离子液体浓度实现压力-温度双模态感知的协同优化。当离子液体浓度为20%时，所制备的PTIE电子皮肤展现出1.67 kPa^?1的高压力灵敏度（0-70 kPa范围），同时在30-65°C区间呈现典型热激活行为，突破了传统离子皮肤（iontronic E-skin）的泄漏风险与信号干扰瓶颈。

Characterization of the PTIE E-skins

电纺PTIE薄膜表面形貌显示其最大纤维直径为600 nm（图1b），截面厚度仅18.1 μm（图1c）。EDS元素映射证实硫元素（S）均匀分布于[EMIM][TFSI]离子液体中（图1d）。拉伸实验表明，随着[EMIM][TFSI]质量分数增加，薄膜断裂伸长率从180%提升至320%，杨氏模量从12 MPa降至4 MPa，证实离子液体显著增强了材料柔韧性。

Conclusions

我们开发了一种无需特殊封装层、最大厚度200 μm的多功能电子皮肤制备方法。系统研究表明，20%离子液体浓度的PTIE电子皮肤实现了压力与温度感知性能的完美平衡。该成果为开发轻量化、高灵敏的仿生传感系统提供了新思路，在笔迹识别无线LC（电感电容）电子皮肤等场景展现出广阔应用前景。