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新华社记者魏梦佳报道，清华大学航天航空学院和柔性电子技术实验室的张一慧教授研究团队在全球范围内创新性地研发出了一种具备仿生三维结构的新型电子皮肤系统。这项技术能够同步解析并感知压力、摩擦力和应变这三种力学信号，对压力位置的感知精度达到了惊人的0.1毫米，几乎媲美真皮肤的敏感度。这一突破性成果已发表在权威学术期刊《科学》上。
张一慧解释，人体皮肤能精细感知力学信号，得益于其内含大量高密度且分布有三维空间的触觉感受细胞。在电子皮肤的设计中，同时识别并解读多种力学信号并实现精确触觉感知是一项艰巨的任务。张一慧的团队独创性地提出了三维电子皮肤的概念，它由“表皮”、“真皮”和“皮下组织”三层结构组成，每层的质地都接近人体皮肤相应的层次。传感器和电路按照皮肤的生理结构进行分布，浅层传感器对表面压力反应灵敏，深层传感器则专注于感知皮肤的形变。
举例来说，张一慧指出，一个食指大小的电子皮肤内就包含240个微型金属传感器，每个只有两三百微米，其分布模式模拟了人体皮肤中触觉感受细胞。当电子皮肤接触物体时，众多传感器协同工作，收集到的信息通过一系列传输和处理，结合深度学习算法，使其能准确感知物体的硬度和形状。
张一慧展望，这种电子皮肤作为人类皮肤功能的模拟器，未来有望应用于医疗机器人，用于早期疾病诊断；也可以像创可贴一样贴在人体表面实时监测健康指标，如血氧和心率。他认为，这款仿生三维电子皮肤开辟了电子皮肤研发的新途径，将在工业机器人、生物检测、生物医疗以及人机交互等领域展现出广阔的前景。