现有的微结构柔性传感器大多采用分步制备工艺——介电层和电极层分别加工后再通过胶粘或物理贴合组装，所形成的离散界面就像"两张皮"贴在一起，在反复弯折和按压下容易产生应力集中，最终导致疲劳失效。此外，高深宽比微结构（即又高又细的微观结构）的可控制备通常依赖模板法，工艺复杂且难以实现与电极层的化学键合。

针对上述挑战，研究团队从人体皮肤层间蛋白质交联网络中获得灵感，采用了准均质材料设计理念：以PDMS弹性体为连续基体，在介电层和电极层中分别掺入不同比例的导电材料和增强填料，使不同功能层在化学本质上高度相容，就像同一面团做出的不同层次的糕点一样紧密相连。在此基础上，团队开发了挤出-拉伸打印策略——打印时，针头先挤出介电墨水并沿纵向抬升，通过编程控制微锥高度；随后针头继续上拉直至液桥断裂，通过拉伸速度调控微锥锥角。两个过程协同配合，无需模具即可直接制备可编程的高深宽比微锥阵列。微锥在打印后保留了活性交联位点，可直接进行原位共固化，在介电层与电极层之间形成连续的共价互连界面，从根本上消除了传统工艺中的离散界面问题（图1）。同时，通过调控微锥的高度比例和分布密度，传感器实现了高灵敏度、低检测限、宽线性测量范围和快速响应的综合优异表现。

图1. 一体化柔性电容传感器的设计与制造

挤出-拉伸打印策略使得传感器能够直接与功能组件共固化集成。研究团队将柔性电容传感器与添加了增强填料的PDMS结构层通过共固化一体成型，直接打印出可穿戴压力监测腕带。显微镜下的截面成像显示，电极层与腕带结构层之间形成了无缝界面，结合异常牢固。在运动场景测试中，该腕带能够实时、稳定地捕捉拳击运动中不同冲击力下的压力变化，以及在攀爬过程中手掌的动态压力分布。由于传感元件与腕带结构一体化成型，不存在传感器脱落或界面分层的风险，信号稳定性显著优于传统胶粘方案。结果表明，该一体化打印腕带在运动分析和健康管理等可穿戴应用场景中具有广阔的应用前景（图2）。

研究团队进一步将传感器集成到3D打印磁性软体抓手中，展示了该策略在系统级功能集成中的强大能力。该抓手由磁性驱动层、内侧多个压力传感点和外侧弯曲传感器组成。截面成像证实传感层与驱动层之间界面无缝融合，界面韧性比传统分体制备方案高出数倍。在抓取实验中，抓手展示了针对不同重量、尺寸和朝向物体的稳定抓取能力，各压力传感点能够实时反馈抓取力的分布情况。当物体滑移时，压力与弯曲传感器的信号变化可即时检测到抓取状态的改变，实现了类似人类触觉的滑移感知功能。这种传感与驱动的集成设计，为软体机器人从实验室原型走向真实应用场景提供了可靠的硬件基础（图3）。

这项工作建立了一套通用化的多材料一体化集成制造策略，将可编程微结构成型、高界面韧性键合和功能组件一体化集成三大优势融为一体。未来，该策略有望进一步拓展至更多传感模态和更复杂的软体结构体系，结合多模态解耦策略和独立传感系统的集成方案，推动高性能柔性传感器从实验室研究走向可穿戴电子和人形机器人领域的规模化实际应用。

中国科学技术大学精密机械与精密仪器系博士生李幸响为该文第一作者，中国科学技术大学李木军副教授、张世武教授和苏州高等研究院潘挺睿教授为共同通讯作者。该研究得到了得到了安徽省科技攻坚计划重大项目、人形机器人研究院重点项目、中国科大双一流研究计划基金等项目支持。