MXene基仿生电子皮肤，可用于数字化和可视化双通道传感

通过将导电CCM层转移到硅胶内部，我们制备了一种柔性、应变敏感和人机交互的CCM电子皮肤(图1)。CCM电子皮肤附着在人体皮肤上后，可以通过数字和视觉两种人工感官通道，对人体活动进行监测。机电/数字通道由应变传感器组成，通过分析电阻信号的变化来检测人体运动，而视觉通道主要基于焦耳加热和热机械变色机制。这种多模态融合策略使CCM e-skin能够被更加直接和精确地用于人类活动的研究。

II CCM薄膜的表征及分子动力学模拟

III CCM电子皮肤的机电特性及机理

IV CCM电子皮肤用于监测人体生理运动

CCM e-skin具有柔韧性强、灵敏度高、稳定性好、拉伸范围广等优异的综合性能，可实现对人体大尺度运动和细微生理信号的全范围实时监测。我们将CCM电子皮肤直接贴在人体各关节上，检测人体的大动作，例如，将CCM电子皮肤分别安装在手指关节和手腕关节上，记录弯曲和放松运动时的响应信号(图4a, b)。通过分析阻力的相对变化，可以准确快速地识别不同的弯曲程度。此外，CCM电子皮肤还能够监测不同弯曲频率下的手臂弯曲运动(图4c)。除了常规的关节弯曲运动外，更复杂的人类活动，包括手写、向杯子里倒水、喝水等，也可以通过将CCM电子皮肤粘附在手腕或手臂关节上进行检测(电影S1、2和图4d-f)。此外，特殊的拉伸能力使CCM e-skin能够稳定地检测需要大拉伸变形的膝关节弯曲运动，通过将CCM电子皮肤连接到膝关节上，通过以高度可重复的方式观察CCM电子皮肤的相对电阻的变化，可以很容易地检测腿部运动，如行走和跑步(图4和S13)。

V CCM电子皮肤的焦耳加热性能

对于CCM电子皮肤，施加的应变会同时产生电阻的变化，这为实现动态焦耳加热行为提供了机会。为了定量地了解CCM电子皮肤的电热特性，我们在CCM电子皮肤上安装了直流(DC)电源系统，并通过实时红外(IR)热成像摄像机无线监测温度变化(图5a)。图5b为不同MXene含量的CCM电子皮肤在外部电压为20 V时的温度-时间曲线，碳纳米管/碳纳米管表皮的电热性能较差，饱和温度较低，约为34.5 ℃。随着MXene纳米片的加入，CCM电子皮肤的焦耳加热性能有明显提高的趋势。

VI CCM电子皮肤的热变色效应及应用实例

为了可视化CCM e-skin对拉伸应变的热响应，我们采用了一种分散在硅橡胶中的热变色颜料复合体系，该材料可以根据颜色的变化反映CCM e-skin的应变、电阻和温度的变化。中间的CCM膜可以作为施加机械应变的温度可调加热器，而混合了热变色颜料的硅橡胶可以作为封装和温度显示。将各种热变色颜料与液态硅橡胶混合，形成均匀的变色层，含有热致变色染料的CCM电子皮肤在室温下保持其最初的颜色(如蓝色、黄色、紫色、红色等)，但超过31或65 ℃时就会变成白色(由黑变白)。此外，由于热变色组分具有不同的响应温度，混合两种颜料可能会产生一个新的体系，呈现出更广泛、更丰富三色状态。

VII 交互式温度/颜色变化电子皮肤的视觉运动监测

CCM电子皮肤对各种拉伸应变具有良好的温度/颜色敏感性，在人体活动的视觉监测中具有重要的应用潜力。将CCM e-skin附着在手部模型的食指关节上，记录其在不同应变下的实时温度和颜色变化。在上述单通道传感的基础上，我们还研究了一种视觉多通道传感系统，该系统由5个CCM电子皮肤组成，并以并联方式工作，以较高的精度监测机械手单个手指的弯曲情况。与其他没有视觉感知能力的MXene电子皮肤相比，CCM e-skin可以同步实现对外界机械刺激的数字电响应和光学可视化。据我们所知，在我们提出这项工作之前，还缺乏基于MXene的多模态融合策略。该电子皮肤的简单设计理念和可靠运行有望为下一代柔性电子产品提供一个理想的平台。