试想一下，在不久的将来，

我们将直接使用贴合

在手臂上的电子皮肤

进行无线支付、扫码聊天，

并可以进行个性化的医疗保障和

疾病监测与治疗。

这好像是科幻电影中

才能看到的场景，

而在张智涛的视角中，

这是他切实在推动落地的事情。

张智涛

上海交通大学化学化工学院副教授

复旦大学高分子化学与物理博士

青橙奖

获奖理由

首次研发出基于全有机高分子的可拉伸发光二极管，推动了国内新型柔性可穿戴电子发光材料在生物电子器件和医疗领域的应用发展。

张智涛从事化学生物学前沿交叉领域研究，发展出了一系列基于高分子功能材料的新型、高性能、多功能发光显示器件，这些发光显示器件可以与人体从外部到内部不同器官和组织高度集成，实现信息高效、准确的传递。针对柔性电子皮肤材料拉伸差、电荷传输差、信息处理机制差三大核心问题进行研究突破，张智涛推进柔性电子皮肤在5-10年内落地，有望实现用电子皮肤进行无线支付、扫码聊天，并可以进行个性化的医疗保障和疾病监测、治疗。迄今在国际知名期刊上共发表50余篇学术论文，总引用次数超过6,000次。其中第一 (含共一)和通讯作者论文23篇，包括2篇Science，1篇Nature，1篇Nat. Photon., 1篇Nat. Rev. Mater., 2篇Nat. Commun., 1篇Natl. Sci. Rev., 4篇Adv. Mater., 2篇Angew. Chem. Int. Ed.和2篇Adv. Energy Mater.。 

如何让柔性电子材料成为人类真正的皮肤？

但从实际上来考虑，柔性电子材料想要完全应用在皮肤上，成为人类真正的皮肤，依然存在着拉伸机制、电荷传输机制、信号处理机制三大核心问题。

传统半导体材料拉伸性能较差，在拉伸20%以后，表面会产生非常大的裂缝，难以满足电子皮肤的实际应用需求。此外，半导体材料由于内部存在大量结构缺陷，因此会产生大量的电子陷阱，严重地阻碍了电荷的传递，进而影响材料的光电性能。同时，由于没有大脑能够识别的有序脉冲信号，传统的电子皮肤压力传感器受到外界刺激的时候，产生的电子信号并不能直接被大脑所识别，进而去产生触觉的反馈。

针对这三个问题，张智涛分别用三个方式一一解决。

第一，张智涛在半导体材料中引入一种纳米限域的效应，即在半导体材料内部引入一种与之可以产生急性相互作用的材料，通过两者之间自发的作用产生纳米限域效应。最终构建出了连续的纳米纤维网络结构，从而达到了提升材料拉伸性能的目的。利用这个效应，关键材料的拉伸性能提升了一倍，即便集成在手指上，在大幅度弯曲的情况下依然可以保持非常好的发光性能，显示出非常好的拉伸性能。

第二，张智涛在半导体材料中引入一种电子陷阱稀释效应概念，即在材料内部引入另一种组份，通过微观形貌上的调控，对材料内部电子陷阱进行有效的填充，进而达到提高材料的电荷传输性能的目的。利用这种材料制备出的不同功能的电子皮肤器件，最高亮度可以达到7450cd/m2，这也是目前世界上所报道的最高亮度的可拉伸聚合物发光二极管。

第三，基于将前面研发的多个可拉伸晶体管，张智涛将它们集成在一起组成一个可拉伸的软集成电路，直接将外界的信号转换成大脑可以识别的有序的脉冲信号，进而建立起一种模拟人体感觉感受器的机制。

三个问题解决后，

电子皮肤从概念变成了实际。

该研究成果多次被Nature

及其子刊作为研究亮点进行报道，

并具有非常好的产业化应用前景。

可能被放弃的“人生岔路口”

但是，即便是看起来一片大好的前景，张智涛也曾经经历过可能被放弃的“人生岔路口”选择。

张智涛说：“我们做一个实验，通常可能要做2到3年。我最有成就感或者最开心的时刻，就是这个工作经过两三年的无数次失败之后，终于打通了！这是当时是最好的情况。”

“但是，当实验连续失败一个月、两个月、甚至一年两年的时候，你可能就会开始怀疑自己，思考这个东西到底能不能做出来？这个东西做出来到底有什么用？就会开始动摇要不要换一个方向？”

“ 我相信大多数人都会遇到这个‘人生岔路口’。然而，这个时候往往你再坚持一下，就会发现转机，顺着转机顺藤摸瓜，慢慢就能把它做出来了。所以在很多时刻，也许失败与成功就差了那么一下的坚持。”

未来，张智涛不仅希望电子皮肤能够实现人类的无障碍通话，更希望它们能够帮助人们更好的监测自己的身体健康。

“当我们的身体感受到不舒服的时候，大多数人觉‘挺一下’明天就好了，直到病情非常严重的时候，才会去医院做检查。在这一过程中，可能就错过了最佳的治疗时间，这对我们的健康是非常不利的。我希望通过可穿戴的电子皮肤集成系统可以彻底改变这一方式，通过电子皮肤可实时检测人类的生理信号，帮助人们实时了解自己的健康状况。”

除此之外，在张智涛的设想中，“断肢重生”也不再是幻想，因为电子皮肤可以模仿皮肤的真实触觉，使得皮肤烧伤或者假肢患者可以重新感受真实的肌肤的触感，给数百万患者的肢体“再生”带来了希望。

张智涛说：

我认为科研中努力更重要。

你如果热爱一个方向，

只要一直坚持，

一直在这个领域深耕。

哪怕跑得慢，

但是几十年如一日的坚持的话，

最终取得的成果

肯定会比别人大很多。

有的时候失败与成功

可能就是多那么一下坚持。

青橙奖至今已连续举办6届，累计向中国27家高校/科研院所的69人授奖，

发掘了江文帅、韦东奕、白蕊等青年科研榜样。

值班编辑：曹欣怡

责任编辑：江倩倩、李昕宇