张珽，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员、博士生导师、国家杰出青年基金获得者，目前担任苏州纳米所所务委员、创新实验室（i-Lab）研究部主任和NANO-X纳米真空互联实验站主任。主要学术兼职包括：《Microsystems & Nanoengineering》编委、中国仪器仪表学会力触觉感知与交互专业委员会常务委员、全国微机电技术标准化技术委员会委员、中国人工智能学会智慧医疗专业委员会委员等。曾获“中国科学院优秀导师奖”（2022年）、中国仪器仪表学会“青年科技人才奖”（2016年）、姑苏创新领军人才（2022年）、江苏留学回国先进个人（2023年）、苏州魅力科技人物（2022年）、《Microsystems & Nanoengineering》杰出编辑（2019年）等荣誉。

致力于纳米智能材料、柔性电子、仿生智能传感技术、真空互联技术、可穿戴智能系统等研究，在此基础上探索其在医疗健康、人工智能、人机融合、能源与环境等相关战略领域的创新应用。承担了国家自然科学基金委重大研究计划、科技部国家重点研发计划重点专项课题、中国科学院基础与交叉前沿科研先导专项等科研项目；以通讯/第一作者在学术期刊上发表论文120余篇，受邀撰写专著5章节，申请中国发明专利80余项，其中多项发明专利已许可和产业转化。近五年应邀在纳米科技、柔性电子学、智能传感技术、真空互联技术等学术会议作邀请报告50余次，并多次担任国际国内会议主席和组织委员等。

代表性成果：

张珽研究员及团队长期聚焦先进智能感知技术研究，从仿生感知-信息传递-信号处理的角度出发，在新型柔性仿生传感器、自驱动类脑感知器件与系统等方面取得了系列进展。

图1 模拟生物感知、信息传递与信号处理处理机制构建类脑感知器件与系统

多模态柔性仿生触觉电子皮肤

传感器是获取外界信息的核心基础元件，是实现“人-机-物”互联、智能化及交互控制的前提。面对柔性仿生触觉传感器高灵敏度、低检测限等要求与柔性材料阻尼、迟滞等特性之间存在天然矛盾这一挑战，张珽研究员团队提出了柔性仿生增敏微结构设计方法，通过仿皮肤等增敏微结构设计，结合高性能纳米敏感材料，研制了对压力、振动、摩擦力等外界力学信息具有高灵敏检测能力的多模态柔性仿生电子皮肤（Adv. Mater. 2014, 26, 1336-1342，封面论文；Adv. Mater. 2015, 27: 1370-1375，内封面论文；Adv. Mater. 2017, 29, 1702517，内封面论文；Research, 2020, 2020, 8910692；Adv. Mater. 2023, 2302847；InfoMat, 2023, e12463；The Innovation, 2024, 5, 100596）。结合机器学习，实现了对按压和滑动状态的实时感知判断，以及对物体材质和纹理（分辨率达15 μm×15 μm）的准确辨识（识别准确率>90%），并验证了系列器件在穿戴式人体健康评价、疾病预防、智能假肢手触觉感知、人机融合等领域应用的可行性（图2）。基于相关研究成果，张珽研究员受邀撰写了柔性仿生传感器综述文章（Acc. Chem. Res. 2019, 52, 288-296，内封面论文）。

图2 多模态柔性仿生电子皮肤：（a）研究路线示意图；（b）器件光学照片和微观结构；（c）器件应用于假肢手触觉感知，实现假肢手对所抓握物体运动状态的感知判断

可穿戴汗液传感器

脱水（dehydration）会导致人体新陈代谢紊乱、运动能力下降，严重或长期脱水状态会对人的生命健康造成威胁。出汗是脱水形成的主要原因，出汗速率和电解质浓度是衡量人体脱水程度的有效指标。基于此，张珽研究员团队聚焦于开发面向出汗速率和电解质浓度检测的可穿戴汗液传感器，采用电化学离子传感技术研发微型化、柔性和可延展的高稳定可穿戴汗液传感器（Anal. Chem. 2017, 89, 10224-10231；Biosens. Bioelectron. 2019, 142, 111519；Sens. Actuators B-Chem. 2022, 369, 132290；Biosens. Bioelectron. 2024, 259, 116417），并探索基于新型传感原理的可穿戴汗液出汗速率/出汗量传感系统（Biosens. Bioelectron. 2022, 210, 114351；Biosens. Bioelectron. 2023, 237, 115504；Biosens. Bioelectron. 2024, 257, 116299），提高汗液脱水评估的准确性，以推动可穿戴汗液传感设备在个体健康管理和医疗监测领域的应用。（图3）

图3 可穿戴汗液传感器：（a）脱水对人体运动能力和生理健康状态的影响；（b）（b）基于汗液电导解耦原理的可穿戴出汗速率和电解质浓度传感系统；（c）一体集成化的可穿戴汗液贴片在人体上的测试

柔性神经电极与脑机接口器件

高生物相容性、高适形性和高导电的神经电极材料是实现高质量生物电（脑电/肌电）信号稳定采集和高效信息交互的关键，也是目前脑机接口研究及应用面临的重要挑战之一。面向上述挑战，张珽研究员团队通过水凝胶材料的分子构型和凝胶网络结构设计，开发了一系列具有高透明度（93.35%@300~1100 nm）、高导电（>10 S/m）、杨氏模量可调（5 kPa~1 MPa）的水凝胶基神经电极材料，并研制了超薄（<5微米）纤维嵌入式结构水凝胶复合薄膜电极，实现了低生物界面阻抗（150 Ω@1 kHz）、与生物组织和器官的良好匹配以及对人体脑电、肌电信号的实时采集；通过将柔性水凝胶电极植入小鼠脑组织表面作为脑机接口神经电极，结合高空间分辨率的微型双光子成像技术和高时间分辨率的皮层脑电信号监测技术，实现了小鼠自由活动状态下的神经元钙成像和皮质脑电图（ECoG）活动实时监测。上述研究成果解决了神经界面电极存在的界面机械匹配性差、阻抗高、透光率低导致信号获取失真、光电信号协同检测、传输难的问题，为非侵入式及侵入式脑机接口提供了高性能神经电极材料与器件，也为神经活动电生理信号的高灵敏检测及高效信息交互提供了新的研究工具。（Adv. Electron. Mater., 2020, 6, 2000306；Microsyst. Nanoeng., 2021, 7, 56；Nano-Micro Lett. 2023, 15, 139；Acta Biomater. 2022,152:86-99；Progress in Materials Science, 2023, 101139）（图4）

图4 高性能柔性神经电极材料与器件

类脑智能感知技术模拟生物感知、神经突触传递与调控和生物学习能力，具有高度智能化特征。针对自驱动类脑高效、低功耗信息处理需求，张珽研究员团队在柔性微纳传感器研究基础上，进一步开展了自驱动柔性水伏发电机、神经拟态器件及下一代类脑智能感知技术研究。

针对器件自驱动需求，张珽研究员团队通过双尺寸高表面电势材料的结构化组装，构建了柔性水伏纳米发电机，并通过光热转换与多界面热传导增强策略构建了热传导增强的水伏发电机及自驱动柔性仿生智能传感系统等（Nano Lett. 2019, 19, 5544-5552；Nano Energy, 2020, 72: 104663；Nano Energy, 2021, 85: 105970；Nano Energy, 2022, 99, 107356；Nat. Commun., 2022, 13, 1043；Adv. Mater. 2023, 35, 2304099；Nano Energy, 2024, 126, 109586；Adv. Mater.2024, 36(15): 2310260）；

针对类脑高效、低功耗信息处理需求，张珽研究员团队通过模仿生物突触结构与功能，设计研制了高性能神经拟态器件（人工突触），实现了对神经突触基本信息传递与信号处理功能的模拟，以及柔性传感和神经形态处理功能的融合。在此基础上，通过模拟生物触觉感知-反馈功能，基于柔性电子皮肤、柔性人工突触、人工肌肉等研究成果，结合机器学习算法，构建了新型柔性触觉感知与即时反馈系统，实现了对触觉信号的时空分辨感知、类神经信号传递处理和即时反馈功能。（Microsyst. Nanoeng. 2020, 6, 1-10；npj Flex. Electron. 2020, 4, 1-8；J. Am. Chem. Soc. 2021, 143(10), 4017-4023；ACS Nano. 2021, 15, 3875-3899；npj Flex. Electron. 2022, 6, 72；图5上）。

针对大气环境下类脑感知材料和器件制备过程中的表面氧化或杂质吸附、曝光过程中存在的光刻胶残留、金属沉积过程中产生的界面缺陷和应力等给器件带来的诸多表面和界面问题，及其对类脑感知器件微观机制研究带来的挑战，张珽研究员团队开展了真空互联环境下类脑感知材料和器件研究。中国科学院苏州纳米所纳米真空互联实验站（Nano-X，nanox.sinano.ac.cn）是新型材料和下一代纳米/原子级器件领域的综合性科学设施，Nano-X是目前世界上规模最大、性能最优、共享程度最高的集材料生长、器件制造和测试表征于一体的重大科学实验装置，由约50台设备通过超过200米的超高真空管道（基础真空度优于5^10^-8 Pa）互连组成。在超高真空环境中，所有样品可以准确、快速、顺利地转移，从而能够最大限度地防止环境对样品表面的污染，实现新型纳米材料的本征特性研究、原子级精确调控、表面/界面调控、异质集成和原位纳米器件制备等。

图5 上图：柔性人工突触器件及柔性仿生智能感知系统：（a）生物触觉感知机制示意图；（b）柔性人工突触器件光学照片；（c）柔性仿生触觉感知与即时反馈系统设计研制路线；下图：面向新材料、新原理、新器件研究的纳米真空互联实验站