電子皮膚は人體の皮膚の外界環(huán)境（圧力、溫度及び化學などの刺激を含む）に対する感知を模倣することができ、人工知能と醫(yī)學診斷などの分野に広く応用できる。

近年、電子皮膚研究は長足の進歩を遂げましたが、依然として誘導材料の応答感度が足りない、安定性と妨害防止能力が劣る、誘導範囲が狹いなどの問題があり、これらは実用的な応用を制限しています。

以上の問題を解決するには、優(yōu)れた性能を持つ活性材料の選択と合理的な裝置構(gòu)造の設(shè)計が重要である。

カーボンナノ材料（カーボンナノチューブ、グラフェンなど）は優(yōu)れた物理的、化學的および電気的性質(zhì)により、高性能フレキシブルセンサの製造に最も一般的な活性材料の一つである。

しかし、炭素材料自體には弾性がないため、柔軟性のあるデバイスを構(gòu)築するには、柔軟性のある高分子との複合が必要となりがちであり、それ自體の性能を維持しつつある。

そのため，効率的な方法を開発して，炭素基材料を高分子と効率的に複合することは，高性能でフレキシブルなデバイスの開発に重要である。

中國科學院の寧波材料技術(shù)と工程研究所の陳濤研究員チームは、一連の炭素材料に基づく高分子複合システムを開発し、段階的な進展を遂げました。これらの高分子炭素基複合システムは柔軟で裝著可能なセンサーデバイスの重要な材料基礎(chǔ)です。

生體認証材料

生命システムを模倣することは、高効率なセンシングデバイスの設(shè)計に役立つ。

例えば、水分子は人體のほとんどの代謝過程において極めて重要であり、人體の皮膚表面と呼出した空気の周囲の水分子の含有量と分布をリアルタイムで監(jiān)視することによって、個人の生理と心理情報を得ることができる。

陳濤研究員チームは，ポリドーパミン／グラフェンナノヘテロ接合に基づくフレキシブルな生體濕潤性材料を開発した。

この材料は自己集合により電極間に規(guī)則的な層狀二次元構(gòu)造膜を形成でき，ポリドーパミンの量を調(diào)節(jié)することにより0.7~1.4 nmの範囲でその層間隔を正確に調(diào)整できる。

存在するナノスケールのオリフィス構(gòu)造は水分子の高速輸送に有利であり，動力學的に素子の高速応答と回復を保証する。層間のポリドーパミン分子は水素結(jié)合によって迅速に「捕獲」と「放出」水分子を高速に捕獲でき，熱力學的に素子の高速応答と回復を保証する。

このセンサーが構(gòu)築したフレキシブルな裝著可能なデバイスを利用して、呼吸や運動、噓などの心理活動による人體の非常に弱い濕度変動情報を非接觸で監(jiān)視することができます。

グラフェンセンシング層の非対稱構(gòu)造センシング材料

高分子炭素基複合系の設(shè)計において，特にフレキシブルセンサへの応用において，非対稱再結(jié)合は高分子及び炭素基材料のそれぞれの性能優(yōu)位性を発揮するのに役立つ。

最近、同チームは中國科學院の北京ナノエネルギーとシステム研究所の潘曹峰研究員と協(xié)力して、グラフェンシート層を水／空界面の二次元マクロ薄膜の組み立てに利用し、得られたグラフェン膜をセンシング層としてマイクロナノ構(gòu)造を持つPDMS弾性體との組合せ構(gòu)造を構(gòu)成しています。

得られたセンサは優(yōu)れた総合性能を示し，高感度と広い線形検出範囲と良好な安定性と超高信號対雑音比を持つ。

これらの優(yōu)れた性能に基づいて、汎用、高精度、裝著可能な無線脈拍監(jiān)視システムを構(gòu)築した。

このセンサーシステムは商用で著用できる脈拍センサーに比べて多くの利點があり、優(yōu)れた柔軟性と快適性を備えているほか、高精度で體の動きに邪魔されない利點があり、日常の運動中（ジョギングや自転車に乗る時）に脈拍信號をリアルタイムで検出することができ、個性的な診斷に応用できると期待されています。