隐形的科技‘伴侣’：可穿戴电子设备的不可感知设计与应用新突破

研究背景 

可穿戴智能电子设备在消费电子市场中愈发重要，广泛应用于医疗保健、娱乐和物联网等领域。传统刚性电子设备逐渐向柔性、可拉伸和透气的方向发展，以提升佩戴舒适性。然而，现有可穿戴设备在使用时可能影响用户外观，引发他人关注，从而影响用户的自信和社交互动，尤其在医疗应用中，还可能引发隐私担忧。因此，不可感知的电子设备成为下一代可穿戴设备的发展方向，其在个人和社会接受度方面具有重要意义。 

研究内容

可穿戴智能电子产品在消费电子市场中所占的份额越来越大，广泛应用于先进医疗保健系统、娱乐和物联网等领域。柔性、可拉伸且透气的电子材料的不断发展，为舒适且可长期佩戴的可穿戴设备奠定了基础。然而，这些设备在使用过程中可能会影响佩戴者的外观，吸引他人的注意，这可能会对佩戴者的自信和社交互动产生影响，使其难以在日常生活中佩戴。除了舒适性，用户接受这些新技术的一个关键条件是它们能够无缝融入我们的日常生活，不被他人察觉。在这篇综述中，东京大学Naoji Matsuhisa教授等人探讨了将可穿戴设备的视觉影响降至最低，使其更适合日常使用的策略。这些新设备旨在佩戴时不易被察觉，且足够舒适，让用户几乎忘记它们的存在，在保持信号采集准确性的同时，减少心理上的不适感。材料选择对于开发可长期佩戴且不易被察觉的可穿戴设备至关重要。本文还涵盖了这些不可感知电子设备的最新进展，包括传感器、晶体管和显示器等，并讨论了实现不可感知性的机制。最后，总结了其潜在应用，并探讨了仍然存在的挑战和未来前景。相关报道以“Unperceivable Designs of Wearable Electronics”为题发表在Advanced Materials期刊上。

综述要点 

1. 综合运用多种透明和非透明材料，结合多种实现不可感知的策略，从材料选择、结构设计到隐藏方式等多方面进行创新，全面提升可穿戴电子设备的不可感知性。

2. 详细阐述了不可感知电子设备在健康监测、人机交互、物联网等多个领域的应用，展示了其在提升生活质量、辅助医疗诊断、优化人机交互体验等方面的巨大潜力。

3. 技术与社会层面的考量：不仅关注技术发展，还深入探讨了不可感知可穿戴技术面临的社会和监管问题，如数据隐私和同意等，为该技术的可持续发展提供了全面的思考。 

研究内容 

1. 不可感知可穿戴电子设备的实现策略：包括使用本质透明材料，使设备在佩戴时不影响自然外观，适用于贴附在身体暴露部位的应用；将电子设备集成到衣服或日常配饰中，使其融入日常生活；对非透明材料进行超小型化设计，减少设备的可见性。

 2. 不可感知电子材料：介绍了银纳米线、碳纳米管、石墨烯、MXene、导电聚合物和水凝胶等材料在不可感知电子设备中的应用。这些材料各具特性，如银纳米线导电性和透明度高，碳纳米管机械和化学稳定性好，石墨烯透明度高且导电性强，MXene可调节化学性质，导电聚合物能传导电子和离子，水凝胶生物相容性佳。它们在不同应用场景中发挥着关键作用，如制备透明电极、传感器、晶体管等。 

3. 不可感知设备：

传感器：涵盖应变、压力、汗液、电生理信号、温度等多种类型的传感器。为实现不可感知，这些传感器需具备高透明度、高灵敏度、良好的柔韧性和低杨氏模量等特性。例如，使用透明导电材料制备应变传感器，通过特殊结构设计提高压力传感器的透明度和灵敏度，开发超薄、可穿戴的汗液传感器和电生理信号传感器等。

 其他设备：包括天线、半导体器件、显示器和能量设备等。在天线设计中，需平衡导电性和透明度；半导体器件要实现柔性和透明的同时，具备高的性能指标；显示器分为电致变色和电致发光两类，需优化材料和结构以提高透明度和显示效果；能量设备则面临着在实现透明的同时，提高能量密度和转换效率的挑战。

 4. 实现隐形的隐藏方法：

融入日常时尚：将电子设备集成到服装中，通过开发可拉伸显示技术、功能性纤维编织等方式，使服装兼具多种功能，且不影响其柔软性和舒适性。    

融入配饰：把电子设备隐藏在智能眼镜、耳机、口罩、口腔垫等日常配饰中，实现多种功能，如健康监测、人机交互等，同时不影响配饰的正常使用和外观。

皮肤上的伪装：通过皮肤色硅胶封装、结合特殊妆容等方式，将电子设备紧密贴合皮肤，用于触觉反馈、汗液分析等应用，使其在使用时不易被察觉。 

超小型化：对复杂系统中的传统材料进行超小型化处理，如智能镜片，在不影响其医疗功能的前提下，减小设备尺寸，降低可见性。