觸覺，是人類所擁有的一項重要感受。當我們用雙手觸碰巖石，會感受到粗糙、堅硬；撫摸絲綢，會感受到絲滑、柔軟；潛入海洋，身體會感受到海水的涼爽；置身雨林，又能體會到熱帶的潮濕與炎熱……我們對世界的感知，很大一部分來源于觸覺，

　　但如今，皮膚已不再是生命體的專屬。在南方科技大學材料科學與工程系教授郭傳飛所帶領的團隊的努力下，機器人也擁有了“電子皮膚”，能夠通過對壓力的感知，實現許多以前的無法實現的操作。2024年10月，2023年度廣東省科學技術獎結果揭曉，由郭傳飛帶領的“高性能電子皮膚及其與人體的融合研究”項目獲得了自然科學獎一等獎的榮譽，而這已經不是“電子皮膚”第一次在學界嶄露頭角。

　　七年前，郭傳飛開始了對電子皮膚的研究，如今已陸續在Nature Materials、Science Advances、Nature Communications等學術期刊上發表論文160多篇，申請發明專利50余件。未來，他將繼續深化對電子皮膚各項性能的研究，拓展其應用，用柔軟的材料，做“過硬”的技術。

　　“所謂電子皮膚，其實是一類柔性，具有類似人體皮膚一樣柔性、輕薄的形態，能夠和周圍環境進行交互。”郭傳飛向記者介紹。

　　走進郭傳飛團隊位于南方科技大學的實驗室，一進門的桌子上就放置著一系列大小不同、形態各異的“電子皮膚”成品。黃銅色的件或是排列成矩形，或是模擬人體神經的紋路，緊密貼合在機械臂、靈巧手之上，如同機器人外顯的骨骼。郭傳飛教授團隊所研發的，就是組成這些陣列的傳感器件。

　　據介紹，團隊所研發的柔性傳感器以離子凝膠為原料，通過電容的變化來感受外界的力、聲音、溫度等參量的改變，相比其他傳感器，擁有高精度、大量程的顯著優勢。高精度，即傳感器能夠對差別甚微的材質進行快速、準確的識別；大量程，則是傳感器在測量范圍方面的特點，既能干“粗活”，又能干“細活”，兩種性能相加，便成就了電子皮膚的“高性能”。“對于傳統的測量工具，要么量程大，但數據不精準；要么數據精準但量程很小，能做到兩者兼具的很少，我們的傳感器算是其中一個。”說起自家團隊的優勢，郭傳飛不禁透露出些許自豪。

　　擁有了觸覺，機器人、機械臂或靈巧手等一系列自動化裝置便能變得更加靈敏。實驗室里，郭傳飛用一個木球在電子皮膚上滾動，電子屏幕上便即刻顯示出相應的壓力感應示意圖。“當靈巧手擁有對壓力的感知，便可以完成抓取雞蛋等易碎物品的高難度動作，或分辨不同的布料，機器人因此更加智能。”一位學生在一旁解釋到。

　　除了讓機器人擁有觸覺，郭傳飛另一個重要的研究方向為“人體柔性電子”技術，即電子皮膚與人體的融合。“這是一項充滿挑戰的技術。”郭傳飛表示，“傳感器所用的材料無論在力學、電學還是生物學的性能上，與人體都有很大差別。”如此一來，團隊便需要通過對材料各方面性能的調控，實現兩者的融合。

　　電子皮膚一旦與人體融合，便可以借助科技手段讓失去觸覺的人恢復觸覺，甚至超越觸覺的感知范疇，檢測血壓、ph值等變量，作為一種用于健康檢測的醫療器械而存在——這不免讓人聯想到假肢的應用，而郭傳飛也表示，自己目前的研究方向正是緣起于對“假肢觸覺”的研究。“最開始來到深圳，我從事的是觸覺傳感器的研究，隨著研究的深入，我開始思考它的應用場景在哪里？對于我們的社會經濟有什么價值？這樣自然地催生出了技術與人體的結合。”郭傳飛說。

　　目前，殘障人士可以通過肌電信號來實現對假肢的控制，但假肢卻不具備觸覺的傳感功能。郭傳飛向記者透露，目前團隊正在研究的，就是如何讓假肢在擁有觸覺的同時，將交互產生的信號傳輸給大腦。一旦實現了這一功能，假肢便能夠為使用者提供更真實的使用感受。

　　為實現從“擁有觸覺”到“感知觸覺”的技術跨越，AI是其中必不可少的一步。郭傳飛表示，對于柔性傳感器，AI一方面承擔著類似大腦的認知功能，另一方面為團隊的設計工作也減輕了不小負擔。

　　“設計電子皮膚，其中很重要的一個方面就是設計它的材料和結構，”郭傳飛向記者解釋，“以前我們通常采用試錯的方法來做，這可能會花費一年或者更長的時間，最后的結果還不一定是最理想的。但是用AI的話，我們可能在幾分鐘或幾小時之內就得到1000個結果，大大提升了設計效率。”

　　目前，郭傳飛的團隊已經廣泛使用自研AI模型進行傳感器的設計，并于美國科學院院刊發布了相關論文。

　　電影《阿凡達》中，主角杰克通過腦電波控制阿凡達的身體，當阿凡達在潘多拉星球上奔跑、觸摸樹木、感受水流等時，杰克便能同步感受到這些觸覺體驗。這類出現在科幻電影中的場景，隨著柔性電子傳感器技術的發展，或許能夠成為現實。郭傳飛表示，對電子皮膚的研究，主要擁有三類前景：一是人形機器人的觸覺應用，二是可植入或表皮可貼附的健康醫療設備研發，三就是元宇宙的觸覺虛擬現實技術。

　　“事實上，我們在去年已經成立了一家公司，叫做賽感科技（深圳）有限公司，主要從事的就是柔性傳感器和電子皮膚的設計與制造服務，以及提供相關解決方案。”郭傳飛向記者介紹。目前，賽感科技已經完成了天使輪融資，并積極推動電子皮膚與柔性傳感器的產業化。

　　在郭傳飛看來，能夠造福社會的技術才是好技術，科學研究最終也要落實到實際應用中。鑒于柔性傳感器不同于采用MEMS（微機電系統）技術的傳統傳感器，在材料和制造工藝上都有著更低的成本，因此柔性傳感器也具備了更大的市場化優勢。目前，賽感科技已經推出了多個單點傳感器與陣列傳感器產品，公司的經營也在穩步推進。

　　那么未來會將工作的重點放在技術研究上，還是產業化上？對于這一問題，郭傳飛認為，科學探索和技術落地兩者并不矛盾。“基礎研究能夠催生新的技術，而技術落地過程中又會遇到科學問題。所以兩者是相輔相成的關系，不必說把重點放在哪一邊，兩邊最好同時進行。”他說。

　　這種多線任務同時進行的工作習慣也是郭傳飛做研究的行事特色。在學生眼中，郭傳飛不僅是一個樂于傳道授業的教師，還是一個勤奮刻苦、自我要求嚴格的研究者。幾乎每天，學生們都能在實驗室看到郭傳飛的身影，從上午、下午、晚上到凌晨，四個時間段的“考勤”，他從不缺席。

　　對此，郭傳飛認為，對于科研工作者而言“一鼓作氣”可能是更高效的工作方式。“我以前讀研究生的時候，有一個習慣就是做任何事情，或者實驗，一定要拿到結果才結束，不達目的誓不罷休。有的時候，拿到實驗結果可能已經是凌晨三四點，但我可以心安理得在第二天睡一上午，在我看來這樣的效率會比朝九晚五的方式要高得多。”

　　本著這般“一鼓作氣”的研究精神，郭傳飛從華中科技大學一路讀到中科院國家納米科學中心的博士，隨后又前往美國從事了四年半的柔性電極研究工作。2016年，身居大洋彼岸的郭傳飛聽說了南方科技大學這所年輕的新型研究型大學，再三思索之下他決定回到祖國，來到深圳、來到南科大，并開始了對電子皮膚長久而深入的研究。

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　　“深圳是一座非常開放、包容的城市，南科大則流淌著非常新鮮的血液，這座城市和學校的活力吸引我來到了這里。”郭傳飛表示。隨著深圳“加快發展新質生產力”的口號穩步推進，郭傳飛及他的團隊也有了更清晰的研究方向。未來，團隊將以電子皮膚技術持續賦能人形機器人產業，助力具身智能，為新質生產力的發展貢獻自己的力量。