豆腐皮“孵”出顶刊论文：西华青年教师柔性传感研究登上Cell子刊

一张薄薄的豆腐皮

凝结着中国人千年的饮食智慧

一张更薄的碳纳米管薄膜

或许正孕育着未来科技的无限可能

当古老的东方美食智慧与前沿的材料科学

在西华大学实验室里悄然相遇

一场关于“柔性电子”的变革有了新灵感

近日，材料科学与工程学院王帅博士在材料科学领域顶级期刊Matter（Cell子刊，中科院1区Top期刊，IF=17.5）在线发表题为“Inspired by tofu skin formation: Interfacial aging of carbon nanotube films for programmable crack-structured optoelectronic epidermal sensors”的研究论文，为攻克柔性电子材料微观结构精准调控的难题提供了仿生新范式。清华大学张莹莹教授为通讯作者，西华大学材料科学与工程学院为论文共同完成单位。

论文截图

灵感跨界：从传统美食到柔性电子

随着柔性电子技术的快速发展，可拉伸导电薄膜及表皮传感器在健康监测、人机交互和软体机器人等领域展现出广阔的应用前景。碳纳米管因其优异的导电性、稳定性和柔韧性，被认为是构建柔性电子器件的理想材料。然而，一个长期困扰科学界的难题是：如何在不依赖复杂外场（如电场、磁场）或腐蚀性化学试剂的条件下，精准控制宏观碳纳米管薄膜的微观结构，从而实现其性能的可控设计？

论文截图

王帅博士团队从中国传统食品豆腐皮的形成过程中找到了灵感。豆腐皮是大豆蛋白质与脂质在豆浆表面气液界面自发组装、随时间推移逐渐致密化而形成的一层薄膜。研究团队将这一司空见惯的日常现象提炼为科学原理，创造性提出了“界面陈化”策略。

通过简单调控碳纳米管在气液界面的陈化时间，团队成功实现了微观结构从松散网络到致密束状结构的可控转变。这种方法不需要任何复杂设备、高温高压或有毒化学试剂，操作极其简单，却能达到传统方法难以实现的调控效果。实验与模拟结果表明，随着陈化时间的延长，最终获得的柔性复合薄膜内部会产生裂纹，且复合薄膜形貌会依次演变为无裂纹、网络状和贯穿性三种可编程形态。

论文截图

基于这种“可编程”的裂纹结构，研究团队实现了“一种材料、多种性能”的定制化设计，开发出灵敏度、工作应变范围高度可调的高性能应变传感器及信息加密/解密光学薄膜，并将二者集成于单一表皮传感器，构筑了兼具日间电阻精确监测、夜间光学可视化的光电协同双模传感系统：在日间，通过电阻变化精确监测运动；在夜间，通过发光图案提供直观的视觉反馈。这种“一个器件、两种模式、全天候工作”的设计，显著提升了可穿戴设备的可靠性和使用体验。

创新突围：从实验室走向国之所需

这项研究的创新性体现在多个层面。首先，仿生灵感来源的创新跳出了依赖复杂设备和化学试剂的传统思路，从豆腐皮制作这一日常现象中提炼出“界面自组装+时间依赖致密化”的科学原理，为纳米材料组装提供了全新范式。其次，“界面陈化”策略的创新使得微观结构调控变得极其简单、绿色、低成本，且能达到传统方法难以企及的控制精度。最后，功能调控与集成的创新实现了传感器性能的“可编程”以及光电双模协同感知，显著提升了器件的功能价值和应用场景。

论文截图

从国家战略层面来看，这项研究紧密契合了“健康中国”和“新一代人工智能”战略。柔性可穿戴传感器是实现智慧医疗、慢病管理、运动康复的重要技术支撑，有助于推动医疗模式从“治疗为主”向“预防为主”转变。同时，高质量传感器数据是AI算法训练和决策的基础，将柔性传感器阵列集成到机器人“皮肤”中，赋予其触觉感知能力，使其在复杂场景中更加安全和灵巧，是构建具身人工智能系统的关键路径。此外，研究精准对接了四川省产业蓝图。当前，四川正全力打造电子信息、新材料、生物医药等战略性支柱产业，研究涉及的柔性传感技术，恰好位于这些产业的交汇点，有望为本地从材料制备、器件加工到终端应用的完整产业链提供关键技术支撑，助力四川在新一轮科技革命中抢占柔性电子产业的高地。

王帅博士与学生在一起

王帅博士表示：“最好的灵感往往就在日常生活中，我希望通过这项成果让更多人了解‘向传统学习、向自然学习’的仿生设计理念，也希望这项技术能真正走进人们的生活，让柔性智能传感器成为人人可用、处处可及的日常产品。”未来，团队还准备将该策略拓展到其他纳米材料体系，开发更多功能集成的智能柔性器件，为推进高性能柔性传感器从实验室走向产业化提供助力。

沃土育才：西华与青年学者的双向奔赴

这项成果的取得，既是研究者敏锐洞察与不懈探索的结晶，也离不开学校及学院为青年教师成长提供的肥沃土壤。

近年来，学校围绕国家重大战略需求持续深化科研体制改革，大力引进和培育高水平人才，通过一系列务实的政策和举措，让人才“引得进、留得住、用得好”，实现了个人成长与学校发展的同频共振。本学期以来，学校启动了覆盖全校的“科研工作大讨论”，鼓励教师们做有深度、有特色、有真贡献的科研，倡导打破壁垒、进行交叉融合。这场大讨论，犹如一股春风，为全校营造了“强科研、筑高峰、谋突破”的浓厚氛围，激励了一批“从0到1”的原始成果诞生，王帅博士团队的这项研究正是其中的典型代表。

材料科学与工程学院召开学术沙龙

在大讨论背景下，材料科学与工程学院将“制度赋能、组织创新、育人生态”三维协同，作为构建全链条支持体系的核心抓手。院长韩锐介绍道，学院始终将青年教师成长视为学科发展的核心引擎，实施“青年教师启航计划”，配套启动经费、导师配备及访学支持；出台《学术能力提升》《学术会议支持》等政策，形成从基础托举到成果激励的全周期保障；推行“PI团队责任制”，由学科方向带头人行使实质权限，强化“传帮带”机制，营造自由碰撞、宽容试错的学术生态。他表示：“学院更倡导‘甘坐冷板凳、十年磨一剑’的价值追求，让青年教师在制度护航与文化滋养中，能够从容探索、勇攀高峰。”

从豆腐皮的日常灵感到《Matter》顶级期刊的发表，这篇研究成果不仅是西华科研团队在柔性电子领域的一次新突破，更是学校深化科研体制机制改革、推动有组织科研结出的一颗硕果。它向人们展示了——真正的创新，既可以仰望星空，也可以从我们熟悉的日常生活与传统文化中汲取最朴素的力量。这种“向传统学习、向自然学习”的范式，或许将为更多领域的原始创新提供启迪。当前，越来越多的“新苗”在西华这片沃土上找到属于自己的方向，而更多“从0到1”的西华故事，正在路上。

作者 | 王舒 王帅

编辑 | 林新玉

编审 | 王莉 范佳 雷为尧

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