在可穿戴电子设备日益普及的背景下，如何在确保器件机械可靠性的同时维持皮肤的长期舒适性，一直是研究者面临的核心挑战。传统可穿戴设备通常采用致密的聚合物薄膜作为基底，虽然提供了良好的结构支撑，却严重阻碍了汗液蒸发——室内环境下人体汗液蒸发速率约为600 g·m⁻²·day⁻¹，而此类薄膜的水蒸气透过率往往远低于这一数值，导致汗液在器件-皮肤界面积聚，进而引发皮肤刺激和信号衰减。为解决这一透气性难题，研究人员尝试了纤维网络和聚合物气凝胶等多孔基底，其中聚酰亚胺气凝胶凭借其优异的柔韧性、超过400 °C的热稳定性、耐化学腐蚀性和生物相容性，在机械强度上明显优于纤维素、明胶等替代材料，成为理想候选。然而，将这类多孔绝缘体转化为功能性器件并非易事——传统印刷方法要么因孔隙堵塞而牺牲透气性，要么因高孔隙率导致界面附着力差。此外，液态金属颗粒虽提供了一条溶液可加工路径，但颗粒表面绝缘的氧化镓壳层阻碍了电传输，恢复导电性所需的机械或化学活化手段又与精细的气凝胶结构不兼容。针对上述挑战，研究者需要找到一种能够在多孔聚酰亚胺基底上同时实现强健附着和温和电学活化的方法。
针对这一难题，江南大学刘天西教授、董建成副教授和韩国科学技术院Steve Park教授合作，通过超轻聚酰亚胺气凝胶与分子工程化液态金属颗粒油墨的协同集成，成功制备出兼具高透气性和优异机械柔顺性的电子皮肤。研究团队以3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐和2,2′-二甲基联苯-4,4′-二胺为单体，经溶胶-凝胶聚合、冷冻干燥和热酰亚胺化合成出各向同性的聚酰亚胺气凝胶基底；同时，将液态金属微粒封装于聚酰胺酸壳层中配制成电子油墨。印刷后，聚酰胺酸壳层在温和加热条件下原位酰亚胺化，引发高分子链收缩产生足够的压应力，从而破裂绝缘氧化层并激活导电网络，这一化学转化同时通过强分子间键合将导电层锚定于气凝胶骨架。得益于各向同性的开孔结构，印刷轨道下方的三维互联网络为水蒸气提供了侧向输运通道，使电子皮肤无论表面覆盖度如何均能保持高透气性，并在严苛机械形变和水下操作中展现出卓越稳定性。相关论文以“All-Polyimide-Mediated Liquid Metal Assembly on Aerogels for Breathable and Robust Electronic Skins”为题，发表在Advanced Materials上。
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