电子皮肤被视为触觉感知的终极形态，能够模仿人类皮肤的延展性、自愈性、高机械韧性等特征，对形状、纹理、温度、压力等进行感知。国泰君安证券认为目前电子皮肤已向多模式复合方向发展，但制造工艺、多功能检测、智能模块集成和柔性芯片四大技术难关亟需突破，产业化尚处早期阶段。
电子皮肤的定义与发展方向
电子皮肤是柔性传感器的重要应用，与人类皮肤相似具有柔韧、舒适、安全等特点，被视为未来电子技术的新兴发展方向。一般由电极、介电材料、活性功能层、柔性基材组成。当感受到外界压力时，活性功能层将应变、湿度、温度等信号转换为可探测电信号，在功能层两侧的电极层完成接收和传输，最终传递至目标区域实现“触觉”传输。优良的柔性材料能提供高灵敏度、宽传感范围、高动态响应和高重复性。
多模式复合——电子皮肤的进化方向
为实现或超越人体皮肤感知能力，电子皮肤已向多模式复合方向发展。已有智能集成多层纳米纤维结构仿生多功能柔性传感器可同时检测压力、湿度和温度信号，由四部分组成：压力感应层、温度传感层、湿度检测层和摩擦电采集系统。温度传感层以多壁碳纳米管和PEDOT:PSS为导电材料，湿度传感层以酸化碳纳米管为导电材料。现有的多维电子皮肤还可实现对微弱气体、pH及葡萄糖等刺激的感知。
四大技术难关亟待突破
电子皮肤大规模量产面临四大技术难关：1）制造工艺有待简化，蛇形几何电路设计和转印技术工艺繁琐且成本高，电子打印技术（3D打印和喷墨打印）有望简化流程但仍有技术挑战。2）多功能检测能力有待提升，集成物理和化学信号的检测功能应用规模有限。3）有待集成更多智能模块，目前只具备初级信号处理能力，需借助外部设备处理大数据和复杂算法。4）柔性集成芯片有待进一步发展，现有方案需依赖刚性芯片实现复杂动作，牺牲柔性和拉伸性，刚柔结合部位因杨氏模量差别大易导致抗疲劳性下降。
电子皮肤的商业化路径
电子皮肤的技术门槛远高于传统触觉传感器，短期内难以大规模量产。但多模式集成方向已明确，能够同时感知压力、温度、湿度等多维度信号的电子皮肤是人形机器人实现类人触觉感知的终极方案。从产业进程看，电子皮肤尚处于实验室向产业化过渡阶段，3D打印等新工艺的成熟有望降低制造成本。建议关注在柔性传感材料和电子打印工艺领域有技术储备的企业。
电子皮肤核心技术难点与解决方案| 技术难点 | 现状 | 潜在解决方案 |
|---|
| 制造工艺复杂 | 蛇形电路+转印技术，成本高 | 3D打印、喷墨打印 |
| 多功能检测有限 | 物理信号为主 | 集成化学信号检测 |
| 智能模块不足 | 需外部设备处理复杂算法 | 小型化智能模块集成 |
| 柔性芯片缺失 | 依赖刚性芯片 | 全柔性集成芯片研发 |
柔性传感材料的投资价值
柔性传感材料是电子皮肤的物质基础，偏好具有柔软、低模量、易变形等属性的材料。半导体材料可实现20%-80%柔性、应用范围广泛，拉压弯扭等变形下能保持良好性能。但相对介电常数、压电系数等较传统材料仍有差距。材料端的突破是电子皮肤产业化的前提，在柔性基底、导电纳米材料、自愈合材料等细分领域具备核心技术的公司有望在电子皮肤产业化进程中率先受益。
