这是一篇于2024年3月11日发表在《Chemical Reviews》期刊上的综合性综述文章，题为“电子纹身：迈向与人体皮肤功能性但无感知的界面”（e‑tattoos: toward functional but imperceptible interfacing with human skin），并作为“可穿戴设备”虚拟专刊的一部分发表。文章由Hongbian Li、Philip Tan、Yifan Rao等多位研究者共同撰写，通讯作者为美国得克萨斯大学奥斯汀分校（University of Texas at Austin）的Nanshu Lu教授。该论文并非一项单一的原创性研究，而是一篇对该领域研究进展进行全面梳理和评价的综述。文章系统地定义并探讨了“电子纹身”这一独特类型的可穿戴电子设备，详细总结了其材料、结构、制造工艺、性质、功能、应用以及当前所面临的挑战。

全文的核心论点是，传统刚性、平面化的电子设备与人体柔软、曲线状的皮肤之间存在固有的机械不匹配性，这限制了可穿戴设备的舒适度和功能。而电子纹身作为一种超薄、皮肤般柔软的设备，能够与皮肤无缝、无感地贴合，彻底解决这一难题，从而在远程医疗、移动健康、人机交互乃至人-元宇宙交互领域引发革命。综述开篇便定义了电子纹身的独特性在于其能够在不引起阻碍甚至机械感知的情况下，无创、舒适地层压在皮肤表面。

接着，论文的第一个主要部分详细阐述了人体皮肤的特性及其对电子纹身设计的启示。作者指出，人体皮肤具有复杂的结构（表皮、真皮、皮下组织）、独特的机械性能（杨氏模量随部位和年龄变化、可拉伸性、微观表面粗糙度）、生理功能（出汗、触觉感知、自我更新）、电学特性（皮肤阻抗随频率变化）、热学特性以及光学和声学特性。这些特性既是电子纹身传感和刺激的机遇，也是必须克服的障碍。例如，皮肤的粗糙性和毛发会阻碍器件与皮肤建立稳定界面，而皮肤的拉伸性就要求电子纹身必须具有相匹配的延展性以避免运动伪迹和分层。因此，理想的电子纹身需要具备低弯曲刚度的超薄特性以实现与皮肤微观纹理的共形贴合，同时还需具备高延展性、透气性和粘附性。

文章的第二大要点系统梳理了实现电子纹身所必需的材料、结构设计和制造技术。在材料部分，作者详细介绍了电子纹身从最初使用难以拉伸的贵金属（如金），发展到如今广泛采用碳纳米材料、银纳米线、导电聚合物（如PEDOT:PSS）、液态金属、半导体橡胶复合材料和多功能水凝胶等多种先进功能材料的演进历程。每种材料都有其独特的电学和力学优势，适用于不同的应用场景。在结构设计策略部分，为了实现与皮肤相近的延展性，作者阐述了引入褶皱结构、丝状蛇形几何构型、分形设计、剪纸结构以及工程化控制裂纹等多种设计。为了增强粘附力，讨论了利用范德华力、构建微柱或微凹坑表面增加接触面积、以及通过氢键或共价键等化学键合实现强韧粘附的策略。为了确保长期佩戴的舒适性和信号稳定性，文章还分析了通过无衬底设计、超薄化以及构建多孔纳米纤维或纳米网结构来实现高透水汽率的透气性设计。随后，作者详细比较了电子纹身多样化的制造技术，包括基于光刻的微纳加工、快速原型的“剪-贴”法、丝网印刷、喷墨打印、3D打印和气溶胶喷射打印等增材制造技术，以及直接在皮肤上绘制和激光雕刻等原位制造方法。最后，文章还阐述了将制造完成的超薄器件成功转移到皮肤上的关键技术，如使用弹性印章的转印、临时纹身纸辅助转移、医用敷贴辅助转移以及无衬底转移等。

综述的第三大部分是该文献最核心的内容，全面分类并详述了电子纹身的多功能传感与治疗应用。在传感器方面，文章将其分为两大类：生物物理传感器和生物化学传感器。生物物理传感器部分包括用于记录脑电图（EEG）、心电图（ECG）、肌电图（EMG）等高保真电生理信号的低阻抗电极，通过测量皮肤电阻抗来评估水合作用、出汗和血流的生物阻抗传感器，用于量化人体运动和生命体征的应变传感器和压力传感器，以及基于光电探测器的光学传感装置和显示器、温度传感器。生物化学传感器部分则专注于通过分析汗液等体液来无创检测各种生物标志物（如葡萄糖、乳酸），并介绍了集成了传感与治疗功能的智能伤口敷料。除了传感，文章还讨论了电子纹身作为刺激器用于经皮电刺激和药物递送的治疗潜力。为了支持这些功能的持续运行，作者还探讨了能量采集与存储技术，详细介绍了将摩擦纳米发电机、压电纳米发电机、生物燃料电池、热电采集以及光伏电池等集成到电子纹身中的方案，以及与之配套的薄膜可充电电池和超级电容器。

最后，文章深入探讨了电子纹身走向实际应用所必须的系统集成策略，包括多功能组件的互联集成和确保设备在复杂环境下长期稳定工作的封装技术。在总结与展望部分，作者概述了该领域仍面临的挑战，例如进一步提升材料的综合性能、实现更高分辨率的制造、开发更可靠的长期封装以及确保完全的生物兼容性和无感知性。总体而言，这篇综述的价值在于它不仅提供了一幅关于电子纹身极为全面的技术全景图，详述了从基础材料到系统集成的每一个关键环节，而且通过清晰的逻辑和详实的论据，指出了该领域的核心障碍、现有的解决方案以及未来的发展方向，为后续研究者提供了一个极具价值的参考框架和行动指南。