人类皮肤作为人体灵敏度最高、最复杂的传感网络之一,它可以将外部环境刺激转化为生理电信号供大脑处理。而作为一种具备敏锐感知外界刺激的可穿戴电子器件,仿生型电子皮肤近年来在人工智能、软机器人和健康监测等领域受到了广泛关注。为弥补目前电子皮肤的可拉伸、应变可视化、自驱动等多功能集成一体化的不足,并为电子皮肤在二维平面内实现各向异性的拉伸应变传感提供思路与实践基础,本论文通过仿头足类动物的变色机制并耦合摩擦纳米发电机（TENG）的压力传感特性,制备了可实现平面内应变可视化和垂直压力传感的可拉伸的多功能三维电子皮肤（SMTE）。本论文为电子皮肤在人工智能和健康监测等领域提供了更加广泛的应用参考,具有明显的创新性。本文主要研究的内容如下:一、采用具有良好的柔韧性、生物相容性以及质轻的硅橡胶（Ecoflex）作为基体材料,高稳定性的商用荧光粉作为高效的发光材料,低成本的石墨粉作为遮光材料制备SMTE。由条状的“光闸”微裂纹在横向拉伸时尺寸变大,而在纵向拉伸时闭合,并控制底部荧光的透光面积。因而,通过视觉能够直接反映局部应变分布。通过研究最佳裂纹尺寸和间距,SMTE在横向0-120%的应变范围内通过颜色变化实现拉伸传感,灵敏度高达20.8,在纵向0-100%的应变范围内通过光强变化实现拉伸传感,荧光强度可以降低60%以上。所制备的SMTE能够实现灵敏、稳定的视觉平面内拉伸应变传感。二、通过在荧光薄膜上喷涂高长径比的Ag NWs导电网络作为可拉伸电极,荧光薄膜作为摩擦层,二者构成单电极模式的TENG用于垂直压力触觉传感。其开路电压可达28.3 V,转移电荷可达6 n C。对于垂直压力传感,可实现高达40.22 V/k Pa或0.61 n C/k Pa的高灵敏度。通过超过五千次的循环测试表明所制备的摩擦电器件能够长周期稳定工作。三、将合适形状的SMTE集成在机械手模型的手指上,研究了不同手指弯曲角度与所对应的光学信号的关系。通过观察荧光分布可以有效地识别机械手抓握“羽毛球”和“印章”的手势。SMTE在保持视觉应变感知的同时,通过不同程度的触摸可以得到相应的电压信号,拇指的电压约为11.8 V,小指约为2.51 V。通过这种方式,SMTE可以感知微小的触摸,而自供电的摩擦电传感和视觉传感耦合,能够提供了更多的触觉信息。总之,SMTE通过视觉和摩擦电传感的结合,赋予了传感器各向异性的多维传感特性,在人机交互、软机器人和人工智能等方面有潜在的应用前景。