表皮电子是下一代可穿戴电子器件的关键技术,在临床诊断、人机交互等领域有着广泛的应用。当前表皮电子器件集中在小面积尺度（数个平方厘米）,无法有效定位病源、精准“解码”人的意图,亟需突破大面积表皮电子信号干扰、大面积制造、结构损伤等瓶颈。针对上述挑战,本学位论文系统性提出了大面积表皮电子的信号自补偿原理、图案化制造工艺、近零应变Cartan（嘉当）转印方法等设计与工艺方法,设计了多功能感知、多阵列感知大面积超薄表皮电子并成功应用于多参数生理健康检测和精准人机交互,主要工作内容和创新之处如下:（1）构建皮肤-电极分布参数采集模型,定量衡量表皮连接线的干扰效果,提出了依赖补偿阻抗和双倍通道的两种自补偿原理。提出以ECG（心电）为信号被表皮工作电极采集,s EMG（肌电）为噪声被表皮连接线和表皮补偿支路采集的验证策略,实验表明两种自补偿原理的皮尔逊相关系数均大于0.93,证实了自补偿原理的有效性。（2）开发了大面积超薄镂空表皮电子图案化制造工艺,满足了大面积表皮电子透气透汗、无感穿戴的需求。重点研究了工艺中关键步骤——水辅助剥离过程,建立了整个剥离过程的力学模型,揭示了最大法向剥离力的调控规律,为大面积微米厚度器件无损剥离提供了依据。（3）首次将Cartan展开的数学概念引入到曲面转印中,证明了Cartan转印具备保长、保测地曲率和大曲面转印的优点,构建平面器件和已转印器件在复杂曲面的非线性微分几何关系,为曲面电子的确定性设计提供了坚实的理论支撑。发现了已转印闭合器件首尾存在独特的欠接触、恰接触、过接触现象,进一步建立已转印圆环状器件的首尾接触判定准则,为闭合电路Cartan转印的运动轨迹规划提供了指导。（4）证明了Cartan转印使得已转印梁状器件在小曲率、小挠率曲面处于最小能量状态,同时使得已转印梁状/带状/复杂器件处于近零应变状态,研究了已转印梁状器件截面在曲面一点的最大/最小应变状态的调控规律,指导平面器件顺应曲面几何特征设计,成功建立了带状平面器件转印后在小曲率、小挠率曲面的应变场几何近似解析模型。（5）从多功能传感单元、多阵列单元两个层次探索了大面积微米厚度镂空表皮电子在生理监测和人机交互等领域的应用。设计了集成多传感功能于一体的表皮电子,成功捕获多生理参数在排汗过程的相互调节关系。设计了具有透气透汗、约束无感、自补偿等性能的126 mm×166 mm表皮电极,成功实现了大面积表皮电极在多通道心电、复杂手语识别、假肢控制、生理电势分布绘制等应用。