本文属于类型a，即单项原创研究报告。以下是对该研究的学术报告。

本研究的通讯作者为电子科技大学（University of Electronic Science and Technology of China）的朱佳（Jia Zhu）和林媛（Yuan Lin），以及宾夕法尼亚州立大学（The Pennsylvania State University）的程寰宇（Huanyu Cheng）。第一作者为朱佳。研究发表于 *Nature Communications*，文章编号为17:5043，在线发表日期为2026年，DOI为10.1038/s41467-026-71572-z。

本研究属于柔性电子皮肤（e-skin）与多功能传感领域。电子皮肤是一种模仿人类皮肤感知功能的柔性电子系统，近年来在人机交互、健康监测、软体机器人和假肢修复等领域受到广泛关注。然而，柔性的温度与压力双模传感仍面临两大主要挑战。第一是多信号串扰导致的传感精度下降：温度传感器对应变的响应会干扰压力测量，而压力传感器对温度变化的响应也会引入误差。第二是不同组成材料和制备工艺之间的不兼容，使得多功能传感器的单片集成难以实现。已有的柔性温度传感器采用热电材料或金属材料，前者灵敏度低且需要复杂的信号放大电路，后者则存在电阻温度系数（Temperature Coefficient of Resistance, TCR）低和机械应变耦合大的问题。针对上述挑战，本文提出了基于机械-电学混合网络（Mechanically and Electrically Hybrid Networks, MEHNs）的纳米复合材料体系，旨在实现大面积、多重且解耦的温度与压力双模传感。

本研究的工作流程可分为四大部分：材料设计与制备、温度传感单元（t-unit）的设计与测试、压力传感单元（p-unit）的设计与测试，以及集成电子皮肤的构建与应用验证。首先，研究团队选择了具有金属-绝缘体转变（Metal-Insulator Transition, MIT）特性的钨掺杂二氧化钒（VO₂）微米颗粒作为温度敏感填料。该材料在约311 K附近发生电阻突变，表现出高达−2.7% K⁻¹的TCR，但其高电阻率和对机械变形的敏感性使其难以直接用于柔性温度传感器。为此，研究者引入低电阻率的液态金属颗粒（Liquid Metal Particles, LMPs），通过丝网印刷或溶液混合法制备出VO₂/LMP/热塑性聚氨酯（Thermoplastic Polyurethane, TPU）纳米复合材料。在TPU固化过程中，利用沉降诱导形成了MEHNs，其中LMPs作为柔性导电通路和机械缓冲层，包裹并桥接刚性的VO₂微米颗粒。这种结构使得温度变化引起VO₂电阻的大幅改变，而压力加载时LMPs的形变能够吸收机械应力，显著抑制了电阻的机械响应。通过优化配比（VO₂:LMP:TPU质量比为0.8:2:1），t-unit在300–325 K范围内表现出线性响应（R²=0.99），TCR达到−2.23% K⁻¹，且在0–220 kPa的压力范围内电阻变化小于1%，从而实现了对压力的高度不敏感。

在压力传感单元方面，研究团队在相同材料体系基础上采用了两种策略来消除温度串扰：一是对VO₂微米颗粒表面进行银纳米颗粒（AgNPs）修饰，利用银的正TCR与VO₂的负TCR相互补偿，使复合材料的TCR接近于零；二是在纳米复合材料中引入多孔结构，通过相分离方法在TPU基体中形成大量微孔，降低材料的整体刚度，从而提高压力灵敏度并扩大工作范围。实验结果表明，在Ag⁺前驱体浓度为60 mM时，p-unit的TCR低于0.03%，实现了温度不敏感。p-unit在0–23 kPa范围内的压力灵敏度达到1.21% kPa⁻¹，在23–92 kPa范围内为0.28% kPa⁻¹，在92–220 kPa范围内为0.11% kPa⁻¹。在298–318 K范围内，p-unit对温度变化的响应可以忽略，且在100 kPa下循环1000次后性能保持稳定。此外，通过原位扫描电子显微镜（SEM）观察发现，压缩时多孔结构发生收缩和致密化，导致孔壁上的导电通路增加，从而产生压力响应。

在完成t-unit和p-unit的独立设计后，研究团队将它们垂直堆叠集成，形成超薄的多重传感电子皮肤。集成的关键在于采用双面电极隔离层，以消除两个传感单元之间的电学串扰。实验结果显示，在集成前后，t-unit和p-unit的响应幅度与时间变化均无明显差异。t-unit在1 K温度刺激下的信噪比约为15 dB，p-unit在10 kPa压力刺激下的信噪比约为20 dB。集成电子皮肤能够同时检测温度与压力，并在4×4阵列中实现热分布与压力分布的空间映射。通过将水杯放置在阵列上，并依次注入室温水、热水和冷水，p-unit阵列能够准确反映压力变化，而t-unit阵列则显示了相应的温度分布。这种解耦的多重映射能力验证了该电子皮肤在同一空间位置同时感知温度和压力的可行性。

在应用方面，本文展示了该电子皮肤在多种场景中的潜力。在生理监测中，传感器贴附于手腕可检测弯曲程度，贴附于喉部可监测吞咽动作，用于吞咽困难的早期诊断；集成到口罩中则可测量呼吸频率。在电池健康监测中，传感器实时记录了锂离子软包电池在恒流恒压充电和恒流放电过程中的温度和压力变化，其温度传感性能与商用热敏电阻相当。在软体机器人领域，一个1×3双模传感器阵列被集成到柔性夹爪上，通过压力和温度的联合分布识别被抓取物体的形状、硬度和材质。此外，研究还首次展示了基于电阻抗断层成像（Electrical Impedance Tomography, EIT）的双参数（温度与压力）传感界面，实现了单点和双点压力探针以及热风刺激下的高密度成像，空间分辨率约为传感器直径的20%。值得强调的是，该电子皮肤材料可通过简单的溶解和离心过程回收其中的液态金属和VO₂微米颗粒，体现了环保和低成本的优势。

本研究的核心结论是：通过在VO₂微米颗粒和液态金属颗粒之间构建机械-电学混合网络，可以在同一组成材料体系中同时实现温度不敏感的压力传感和压力不敏感的温度传感，从而克服传统柔性双模传感器中严重的串扰问题。t-unit利用VO₂的金属-绝缘体转变实现了超高TCR和压力不敏感性；p-unit则通过AgNPs修饰抵消TCR，并借助多孔结构提升压力灵敏度。该研究不仅实现了解耦的双模传感，还保证了两种传感单元的材料一致性和制备工艺兼容性，为低成本、大面积、高密度集成的电子皮肤提供了可行方案。

本文的主要亮点包括：一是提出了机械-电学混合网络这一新型导电网络设计策略，利用VO₂与液态金属颗粒的电学与力学协同作用实现传感性能解耦；二是首次报道了基于EIT的双参数温度-压力传感界面，为高密度映射提供了新思路；三是展示了电子皮肤的可回收性和大规模制备潜力，契合可持续电子器件的发展方向；四是其在电池监测、生理信号感知和软体机器人触觉感知等实际应用中的有效性得到了系统验证。该研究为柔性电子皮肤在多场景下的集成与应用提供了重要的理论与实验基础。