电子皮肤本质是一种柔性传感器，结构主要由柔性基底、导电传感层、封装层组成，能够模拟人体皮肤灵敏地感知环境温度、湿度、压力等信号的变化，被应用于人形机器人、医疗健康监测、智能穿戴、汽车智能座舱等场景。其中，柔性基底材料通常是采用软性材料，比如PDMS、PI、PET、水凝胶、TPU等。

目前电子皮肤常见的柔性基底材料是PDMS、PI，而TPU正在逐步切入，凭借其弹性、可加工性和生物相容性，在电子皮肤中主要作为柔性基底、导电复合层及传感器阵列材料使用。

TPU基底的可伸缩性电路，村田制作所

一、TPU材料简介、性能及加工

TPU（热塑性聚氨酯弹性体）由二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）或甲苯二异氰酸酯（TDI）等二异氰酸酯类分子和大分子多元醇、低分子多元醇（扩链剂）共同反应聚合而成的高分子材料。

TPU分子链结构示意图

TPU具有高模量、高强度、高伸长和高弹性、优良的耐磨、耐油、耐低温、耐老化性能。其中拉伸强度高、伸长率大，长期压缩永久变形率低等都是TPU的显著优点。

TPU（热塑性聚氨酯弹性体）是一类加热可以塑化、溶剂可以溶解的聚氨酯，因此主要采用熔融法和溶液法进行TPU的加工。

TPU制成最终产品，一般不需要进行硫化交联反应，可以缩短生产周期，废弃物料能够回收重新加以利用。

科思创 Platilon® TPU 薄膜在脉搏血氧仪上应用

电子皮肤是模仿人类皮肤特性、感知能力和附加功能的仿生设计，本质上是一种仿生柔性触觉传感器，具有延展性、弹性、柔软可拉伸性，融合了柔性电子、微纳传感、生物材料和智能算法等新兴技术，具备感知、响应、传输外部刺激等能力。

生物皮肤和电子皮肤

电子皮肤的结构主要有四层：柔性基底、导电传感层、封装层。

综合各方资料来看，目前TPU在电子皮肤上主要是用于柔性基底和传感层。

柔性基底层面，TPU凭借优异弹性、可拉伸性及生物相容性，能贴合人体或机器人曲面，承载功能层，力学特性接近人体皮肤。目前在可穿戴式医疗设备上应用较多。

科思创：Platilon® TPU 薄膜不仅具有良好的成型性、柔软的质地和较高的佩戴舒适度，而且还专为集成柔性印刷电子产品而设计。这使它们成为用于患者监测的柔性可穿戴设备的合适基材。

电子控制器戴在手腕上，并连接到指尖生物传感器

柔性传感器电路用银导电油墨印刷在 TPU 薄膜上

村田制作所：通过优化材料、设计和工艺技术，开发了一种“可伸缩电路板”，即使在弯曲和拉伸时，其电极和布线也不会失去导电性。这是一种柔软且能伸长的电路板，因此即使安装在活动部位上，它也能追随身体的运动并维持紧密贴合状态，从而减轻给皮肤造成的负担。

传感层层面，TPU可与导电材料复合实现物理信号转换，比如与炭黑（CB）形成传感器阵列用于压力检测，100μm 厚模板法制备产品响应时间约 35ms。

还有与银纳米线（AgNWs）复合并结合离子凝胶，构建兼具导电性与柔韧性的多层传感结构。

总的来说，TPU材料在电子皮肤上应用目前主要是在医疗场景，而人形机器人、汽车智能座舱等方面有待开发探索。

根据有关机构预测，2024年电子皮肤的全球市场总值约为63亿美元，Precedenceresearch预测电子皮肤将会在未来十年内保持17%以上的年复合增长率，预计到2034年其全球市值将超过300亿美元。