人形机器人：电子皮肤的四种制备工艺介绍

近年来，电子皮肤作为新兴的柔性传感器件，具有仿皮肤的结构和功能，在健康医疗、触觉反馈仿生电子、机器人等领域具有重要应用价值。电子皮肤在机器人触觉感知方面的作用尤为关键，搭建了人-机-物交互的桥梁，通过独特的触觉通道赋予机器人更丰富的感知能力，在提高人机交互的舒适性和安全性方面展现出潜力。

电子皮肤系统

本文将聚焦人形机器人领域的电子皮肤技术这一核心赛道，结合当前行业对触觉感知的高精度、柔性化、低功耗需求，简要介绍丝网印刷、喷墨打印、激光剥离及 3D 打印四种主流制作工艺的核心技术原理、性能优势等，并列举了部分相关代表企业，欢迎扫码加入艾邦人形机器人交流群补充！

1、丝网印刷

丝网印刷是一种古老的技术，以其在不同类型基材上的易定制性、操作简便、高质量印刷、图案的高耐用性和墨水的高动态性而著称。

丝网印刷是电子皮肤制造领域的经典且成熟的工艺，凭借其高适应性、低成本和规模化生产优势，成为推动电子皮肤商业化落地的核心技术路径之一。该工艺通过将导电油墨（如银墨水、石墨烯纳米片等）借助丝网模板转移至柔性基底（如 PET、皮革等）表面，精准构建感知电路与敏感阵列，既能够满足电子皮肤对柔性、轻薄的基础需求，又能通过工艺优化实现性能升级。

其突出特点在于图案定制性强、油墨兼容性广，可适配不同功能需求的电子皮肤研发，从低成本的射频识别器件到高稳定性的应变传感器，均能实现高效制备。

在技术创新与应用突破方面，中国科学院重庆绿色智能技术研究院的科研团队取得了显著进展，他们开发的新型皮革基微结构表面丝网印刷技术，成功制备出具有垂直梯度导电纤维网络的阵列式电子皮肤。这种独特的多层分级结构赋予电子皮肤卓越的性能：在 0-4.5 MPa 的超宽压力范围内保持 99.30% 的高线性度和 99.98% 的高一致性，响应与恢复时间均小于 10 ms，且经过 7500 次循环测试后仍保持优良稳定性，对人手交互意图的判断准确率更是高达 98.48%，可支持机器人完成精准抓取、碰撞预警等复杂操作，大幅提升人机交互的安全性与自然性。

基于皮革的丝网印刷制备电子皮肤流程图

代表企业：

（1）昇印光电（昆山）股份有限公司

官网：https://shineoe.cn/

昇印光电成立于2015年8月，是一家以基于超高分辨率微纳米结构的光电薄膜为主要产品的高科技公司。

昇印光电将印刷电子技术与纳米结构制备技术融合，其嵌入式纳米印刷工艺已实现全铜增材电路印刷，为电子皮肤的高导电性与耐久性提供了技术支撑，且凭借超亿元 A 轮融资进一步加速技术落地。

（2）意大利 Elemaster公司

官网：https://www.elemaster.com/zh/

Elemaster成立于1978年，则通过与 FLEEPtech 合作，基于互补型 OTFT 芯片开发全打印智能硬件平台 PrintIC，在可回收塑料基材上实现导电油墨的精准印刷，开创了绿色、低能耗的电子皮肤制造新方向，推动丝网印刷技术向环保化、柔性化深度升级。

基于印刷电子与柔性电子融合技术的电子皮肤示意图

2、喷墨打印

喷墨打印作为电子皮肤制造领域的柔性印刷技术代表，是属于另一种广泛用于开发高效柔性传感器的印刷过程。

喷墨打印技术在电子皮肤制备中的优势：喷墨打印技术无需掩膜，可直接将功能性墨水打印到基底上，实现图案化电极的制备，大大简化了制备工艺，降低了成本。而且该技术无毒，对环境友好，符合绿色化学的理念。

基于喷墨打印技术的电子皮肤制备案例

蚕丝基电子皮肤：重庆大学刘玉菲和厦门大学郭文熹教授等人采用喷墨打印和电沉积耦合技术，在蚕丝纤维素和聚氨酯（SF - PU）复合薄膜上制备图案电极。他们先利用喷墨打印技术成功打印出不同图案的电极，随后在印刷电极上电沉积一层镍（Ni），以保护电极并进一步提高电极的导电性，在此基础上开发出了用于压力分布监测的集成蛋白质电子皮肤（PPES）。

基于喷墨印刷和电沉积（IJ-ED）技术在SF-PU膜上制备柔性PPES的方案

基于可拉伸有机电化学晶体管（ISOECT）的电子皮肤：香港大学张世明团队和南方科技大学王中锐团队利用可拉伸的有机电化学晶体管来构建一个可穿戴的计算平台，该平台包括通过喷墨打印技术制造的ISOECT阵列，这些阵列能够实现超过50%的拉伸性，可穿戴健康监测和环境感测等应用提供高效的电子解决方案。

基于喷墨打印技术的ISOECT电子皮肤

代表企业：

（1）浙江福莱新材料股份有限公司（605488）

官网：https://www.fulai.com.cn/

2024年12月，广告喷墨打印材料龙头企业福莱新材正式宣布进军电子皮肤领域。依托其成熟的涂布技术基础，公司成功推出整体厚度小于120微米的柔性传感器，并采用与特斯拉一致的压阻式技术路线。目前，福莱新材通过全资子公司欧仁新材料，为特斯拉人形机器人提供电子皮肤材料。

（2）上海睿度光电科技有限公司

官网：https://www.rd-mv.com/

睿度光电成立于2009年，一直专注于微米及亚微米级3D超高精度功能性纳米材料打印的开发及应用，公司提供的产品及服务广泛应用于柔性印刷电子、气体传感器、VR眼镜封装等领域。

公司通过MicroFab的Jetlab 4 喷墨打印系统在用于全向可拉伸和可印刷电子产品的仿生地形弹性花瓣（E-petal）上，制备了一个完全打印的应变传感器作为电子皮肤。

图： 在 E-petal 上印刷应变传感器作为电子皮肤

3、激光剥离

激光剥离技术（Laser Lift - Off，LLO）基于激光与材料的相互作用，这种相互作用包括光热效应和光化学效应。

光热效应是指光敏材料吸收光子能量后，通过电子-电子和电子-声子相互作用形成非平衡电子分布，最终实现电子能量向热能的转化。而使用短波长激光可以实现 “冷” 加工，这种加工方式能够降低烧蚀阈值，减少热效应，适用于对热敏感的材料。

在电子皮肤中的应用

电子皮肤的核心是使用先进的电子和材料科学技术来制造出能够感知环境变化的灵敏表面，激光剥离技术是发展柔性传感器的重要技术之一。例如，利用激光剥离技术可以从商用聚酰亚胺薄膜制造 LIG 基盐度传感器，用于检测不同天然水体中的盐分浓度，这种传感器可以作为电子皮肤的一部分，赋予电子皮肤感知环境中盐分浓度等信息的能力。

优势

高精度：激光束可以精确聚焦到微小的区域，能够实现对电子皮肤中微小器件单元或区域的精准剥离，满足电子皮肤对高灵敏度和精确感知的要求。

对材料损伤小：由于激光作用时间短、能量集中，能够在不损伤电子皮肤本身的结构和性能的前提下完成剥离过程，保证了电子皮肤的性能和使用寿命。

4、3D打印

3D 打印电子皮肤的原理：3D 打印电子皮肤主要是通过将具有特定性能的材料，如导电聚合物、纳米材料、水凝胶等，按照预先设计的三维结构进行逐层打印，从而制备出具有感知功能的电子皮肤。

3D 打印电子皮肤的优势

可定制性强：能够根据不同的应用需求，精确设计和制造出具有特定形状、结构和功能的电子皮肤。例如，可根据人体不同部位的形状和功能需求，打印出贴合度高、性能优异的电子皮肤。

多功能集成：可以将多种功能集成到电子皮肤中，如压力传感、温度传感、应变传感等。美国德克萨斯 A&M 大学的团队利用纳米工程水凝胶制造的 3D 打印电子皮肤，就具有可调的电子和热生物传感能力，能精确检测应变、压力和温度的动态变化。

材料选择广泛：可以使用多种材料进行打印，包括导电材料、绝缘材料、柔性材料等，从而满足电子皮肤不同性能的要求。如中科院福建物质结构研究所官轮辉研究员团队制备的无液体导电离子凝胶（LFCIg），就可用于 3D 打印具有自修复功能的电子皮肤。

3D 打印电子皮肤的应用

医疗保健领域：可用于实时监测人体的生命体征，如体温、心率、血压等，还可用于伤口监测和康复治疗。例如，3D 打印的电子皮肤可以准确地感知人体运动和模式，为医疗诊断和治疗提供数据支持。

机器人领域：能赋予机器人更灵敏的触觉感知能力，使其能够更好地与环境和人类进行交互。如基于 LFCIg 的导电弹性体可开发成可拉伸的应变传感器，实现对不同机器人手势的准确响应识别、分类和鉴定。

可穿戴设备领域：可以制作出更加舒适、贴合人体的可穿戴设备，提高设备的性能和用户体验。具有指纹微结构的 3D 打印电子皮肤，不仅对压力具有灵敏响应，还能反馈摩擦力大小，可用于可穿戴式传感。

采用3d打印工艺制作的电子皮肤示意图

代表企业/高校

（1）上海临韵智达智能科技有限公司

官网：https://linksunshine.cn/sy

临韵智达成立于2019年，是一家运用3D打印技术、仿真人体技术、VR和AI技术从。公司结合医疗材料研发与 3D 打印技术，开发出兼具生物相容性、柔韧性和传感功能的仿生皮肤材料，可根据不同机器人型号或应用场景需求，定制特定厚度、弹性和外观的皮肤。

临韵智达3D打印仿真皮肤

（2）寿光柔力电子科技有限公司

官网：http://www.irouli.com/

柔力科技成立于2018年，是专业从事高精度柔性电子印制装备及柔性电子产品的研发、生产、销售的高科技企业。研究团队利用该装备开创性的打印出可自我修复的柔性金属电路，高精度的银纳米线电路和器件，以及混合尺度的先进组织支架等产品。

（3）清华大学

2024年8月清华大学张一慧教授课题组通过受生物启发的3D结构设计、异质封装策略和微加工技术，开发了一种模仿人体皮肤中机械感受器三维分布的3DAE-Skin，这种仿生设计利用了力和应变传感组件的3D分布及电子皮肤中的工程刚度变化，实现了压力、剪切力和拉伸应变的解耦感知，可广泛应用于其他类型的假肢和机器人系统。

图：3DAE-Skin的仿生设计与制备

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