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能自我修复的水下电子皮肤，给潜水手套和机器人多了一层痛觉

其他 · 发布 2026-07-19T08:35:00+08:00 · 更新 2026-07-19T08:49:22+08:00

新加坡国立大学设计与工程学院的电子皮肤研究在 7 月 18 日通过 EurekAlert 全球发布。团队把自供电触觉和接近感知、损伤检测、自动修复压进同一套磁电传感系统，原型可在空气和水下工作，并演示在智能潜水手套和水下机械手上。它不是已经量产的潜水装备，却把水下软体机器人最现实的短板说清楚了：传感器不仅要会感知外界，还要知道自己何时受伤、能否恢复。这条要览的重点不是把材料描述成万能皮肤，而是看它怎样把痛觉式报警、无线手势通信和水下抓取反馈连成一条工程路线。

水下机器人和潜水设备的传感器常常面对一个尴尬处境：它们被要求在海水、压力、碰撞和锋利外物中稳定工作，却往往在一次刺破、进水或线路损伤后失去功能。对潜水员来说，这可能意味着手势通信失灵；对水下机械手来说，则可能意味着抓取和反馈突然断线。新加坡国立大学设计与工程学院 7 月 18 日经 EurekAlert 发布的一项研究，把问题换了一种问法：水下电子皮肤能不能像生物皮肤一样，不只感到触碰，也感到受伤，并在一定条件下自己恢复。

能自我修复的水下电子皮肤，给潜水手套和机器人多了一层痛觉（图源：PubMed：A Self-Healing Magnetoelectric Sensor with Pain Sensing for Underwater Soft Electronics）

这套系统来自新加坡国立大学机械工程系 Tan Yu Jun 助理教授团队，研究对象是一种自愈合磁电传感系统，英文缩写为 SMES。NUS 官方报道说明，系统把自供电的触觉与接近感知、内置损伤检测和自动修复整合进单个器件，能够在空气和水中工作。它的基本结构是多层堆叠：上层相当于损伤感知层，下面是电磁感知层，两者都建立在可拉伸、自愈合的弹性体上，并嵌入液态金属导体。

这项工作的核心不是把普通传感器外面包一层防水材料，而是让材料和电路一起参与感知。按照论文摘要和 NUS 说明，当传感器被针刺、穿孔或切割时，损伤层的电阻会迅速变化，相当于给系统一个“痛觉”信号；受损表面重新接触后，材料中的可逆分子相互作用可以帮助两侧重新结合。较轻的针刺损伤可在数秒内恢复原有电学表现，较严重的切割则需要短暂机械压力和更长恢复时间。这里的“自愈合”并不是无限次、任意损伤都能自动复原，而是在特定材料、损伤尺度和接触条件下恢复机械完整性与传感功能。

传感本身依赖磁电机制。器件内部有小磁体和液态金属线圈，外物按压或靠近时，磁体相对线圈移动，变化的磁场诱导电压，从而实现触觉和接近感知。这种设计让传感器不必完全依赖外部电源，对水下场景有直接意义，因为水下设备换电、接线和维护都比陆地更麻烦。NUS 报道给出的性能数字包括约 41 毫秒响应时间、经历 10000 次使用循环后仍保持稳定输出，以及在模拟海水中浸泡 10 天后接近感知表现仍然稳定。

研究团队还把原型放到两个接近真实任务的演示里。第一个是智能潜水手套：每个指尖上的传感器会为不同手势生成不同电压模式，再通过蓝牙传到手机，用于表达“正常”“上升”“下降”“停留”“求助”等状态。手套上的红色 LED 会在损伤传感器检测到严重损伤时亮起，给潜水员一个实时警告。第二个是水下机械手：机械手装上 SMES 后，可以抓取并运输水下物体，同时用绿、黄、红三种灯表示正常、轻微损伤和严重损伤状态；测试中，它能在被锋利贝壳造成穿刺后检测损伤并恢复。

一手论文记录可由 PubMed 和 Crossref 核对：论文题为 A Self-Healing Magnetoelectric Sensor with Pain Sensing for Underwater Soft Electronics，发表于 Advanced Materials，DOI 为 10.1002/adma.202523052，作者包括 Xuan Zhang、Jinrun Zhou、Pengyu Chen、Xuchen Wang、Eddy Yi Ler Pang、Bin Su 和 Yu Jun Tan。PubMed 摘要把系统概括为同时具备自供电触觉与接近感知、损伤检测和自主恢复能力的两栖软电子方案，并提到智能潜水手套和软体机械手演示。

这条新闻的价值在于，它把“水下传感器更耐用”从外壳防护推进到器件自感知和自恢复。对海洋监测、潜水安全和软体机器人来说，真正难的不是让传感器在实验台上读出一次信号，而是让它在水下长期知道外部发生了什么，也知道自己是否还能可信地工作。带有损伤反馈的电子皮肤，未来如果能与机器人控制系统和安全策略结合，可能让设备在损伤刚发生时降级运行、发出警报或安排返航，而不是等到任务失败后才发现传感层已经失效。

证据边界同样清楚。现有结果仍是材料和原型演示层面的工程研究，不等于已经有可认证的商用潜水通信手套或水下作业机器人。41 毫秒响应、10000 次循环、10 天浸泡和自愈效率等数字来自实验条件，不能直接外推到深海高压、长期生物附着、强腐蚀或复杂泥沙环境。更稳妥的读法是：研究展示了一条把触觉、痛觉式损伤报警和修复能力合并到水下软电子中的可行路线，下一步要看封装、寿命、制造一致性以及真实海况测试能否跟上。

信息来源

可信度说明

时间线索来自 EurekAlert 对 National University of Singapore College of Design and Engineering 新闻稿的 18-Jul-2026 发布记录，落在本次日报固定窗口内。事实复核使用 NUS CDE 官方报道、PubMed 论文记录和 Crossref DOI 元数据；报道没有把原型演示写成已量产设备，也没有把实验条件外推到全部海况。