可穿戴柔性电子为心电、肌电及生化信号等生理信息的连续监测提供了新路径。然而，传统无孔柔性基底易形成封闭的皮肤-器件界面，阻碍汗液蒸发、热量散失与气体交换，长期佩戴可能导致局部温湿度升高，引发皮肤不适并影响信号稳定性。因此，面向长期健康监测的柔性电子不仅要实现良好贴合与精准传感，还应兼顾皮肤正常生理代谢需求，通过构建透气界面提升佩戴舒适性与监测可靠性。

近期，西安交通大学方云生研究员团队在Advanced Fiber Materials上发表了题为“Bioinspired Permeable Soft Electronics for Advanced Healthcare Monitoring”的综述。该综述从皮肤生理需求出发，系统总结了受汗腺、肺泡、蛛网、叶片气孔等自然结构启发的透气软电子设计策略，并从纳米、微米、介观和宏观四个尺度梳理其结构设计及在先进健康监测中的应用。在此基础上，文章进一步展望了透气软电子由单一传感器向多模态传感、数据处理、能量供给和人机交互等系统级透气集成发展的趋势，为面向长期、连续、智能化健康监测的透气软电子设计与发展提供了参考。

围绕长期健康监测中的贴肤界面问题，文章首先从柔性电子的典型应用场景出发，阐明透气性对器件长期佩戴的重要性。如图1所示，柔性电子可应用于电子皮肤、智能隐形眼镜、微针贴片、可穿戴超声、智能织物和运动传感器等，连续采集心电、脑电、运动、汗液和深部组织信号。随着监测由短时检测走向长期连续监测，皮肤—器件界面状态愈发关键。传统柔性基底虽然具有良好的柔软性和贴合性，但若缺乏足够的透气性，汗液和热量难以及时排出，可能造成局部闷热、皮肤浸渍、过敏甚至炎症。因此，透气性不仅影响佩戴舒适性，还关系到长期监测中的皮肤健康与信号稳定性。

图1 柔性电子在健康监测中的应用及透气性对皮肤状态的影响

图2进一步揭示了透气性与皮肤生理状态之间的关系。皮肤不仅是人体抵御外界刺激的屏障，还承担排汗、散热和感知外界环境等功能。当不透气电子器件长时间覆盖皮肤时，局部温度和湿度升高会干扰汗液蒸发和热调节过程，并可能进一步引发热刺激、缺氧、免疫及炎症反应。因此，面向长期贴肤应用的柔性电子不能只追求“贴得牢”和“测得准”，还需尽量减少对皮肤正常生理功能的干扰。

图2 透气性影响皮肤微环境的生理机制

在明确皮肤对透气性的生理需求后，如何构筑有效的透气结构成为核心问题。本文并非简单按照材料组成、制备方法或应用场景进行分类，而是依据主导透气结构的尺度，将透气柔性电子归纳为纳米、微米、介观和宏观四类设计。如图3所示，不同尺度的孔道、纤维网络、织物结构和器件架构，共同决定了水汽传输、气体交换、力学稳定性和功能集成能力。这一分类有助于建立“结构尺度—透气性能—健康监测应用”之间的联系。

图3 透气柔性电子的多尺度结构设计框架

纳米尺度设计主要依赖纳米孔、纳米纤维、纳米线和纳米网络等结构，构筑超薄、柔软且贴合皮肤的电子界面。如图4所示，纳米纤维网状电极、透气水凝胶传感器和多孔弹性体基底等代表性设计，可在保持导电和信号采集功能的同时提高水汽透过能力。此类设计适用于表皮电极、智能隐形眼镜、脑电和肌电监测等场景，尤其适合对贴合性、透明性和低刺激性要求较高的长期佩戴场景。

图4 纳米尺度透气柔性电子的代表性设计

当透气结构扩展到微米尺度，微网格、微孔、微通道和多孔纤维膜可为汗液排出和气体传输提供更明确的通道。如图5所示，微网格导体、液态金属纤维膜和三维液体二极管等结构，能够在皮肤运动、出汗或变形条件下保持稳定的电学连接与信号采集。相比纳米尺度结构，微米尺度设计更有利于集成电极、互连线路和多功能传感模块，是构建高性能贴肤柔性电子的重要路径。

图5 微米尺度透气柔性电子的代表性设计

进一步面向日常穿戴场景，纱线、纤维交织网络和织物结构构成了介观尺度透气柔性电子的重要设计平台。如图6所示，磁弹性纤维、非印刷集成电路织物、呼吸监测面罩、显示织物和声学织物等智能纺织系统，兼具天然透气性与穿戴舒适性，可实现脉搏、呼吸、脑电、声音等信号监测以及人机交互功能。这类设计推动柔性电子由贴片形态向服饰化、大面积化和日常化健康监测拓展。

图6 介观尺度透气柔性电子的代表性设计

除贴肤和服饰化应用外，宏观尺度透气柔性电子还面向深部组织、创口和长期植入等复杂场景。纤维束、功能缝合线、植入式探针和器件级多孔结构更注重机械适配性、组织相容性与长期稳定性。如图7所示，可拉伸纤维传感阵列可用于手势识别，生物电子缝合线可用于术后深部创口监测，空间可展开纤维探针和螺旋碳纳米管纤维传感器则为脑组织、血管和肌腱等复杂组织环境提供连续监测方案。

图7 宏观尺度透气柔性电子的代表性设计

随着应用场景从单一生理信号采集走向连续、智能和闭环健康管理，透气柔性电子也需从单个传感器向系统级集成拓展。如图8所示，未来的长期健康监测系统不仅需要透气的多模态传感单元，还需要低热负担的数据处理单元、柔性化的能量供给模块以及舒适的人机交互界面。其中，传感单元需要兼顾高灵敏度、抗干扰能力和生物相容性；数据处理单元需要提升边缘计算效率并减少热量积累；能量供给和交互模块也应尽可能轻量化、柔性化和透气化。只有实现从前端传感到后端处理的整体协同，才能进一步满足长期、连续、智能化健康监测的需求。

图8 面向先进健康监测的透气柔性电子系统级设计

（来源：Advanced Fiber Materials）