新型超靈敏「電子皮膚」，能夠自修復5000多次

2020-12-02 新浪探索

電子皮膚可以感知20釐米範圍內的物體，在0.1秒內做出反應，並自修復5000多次。

　　據國外媒體報導，目前，專家指出，現已研製出一種結實、有彈性、靈敏度較高的人造皮膚，可以自修復5000多次，未來可用於假肢修復。

　　它被稱為「電子皮膚」，是由沙烏地阿拉伯國王阿卜杜拉科技大學研製的。研究小組稱，未來這種電子皮膚可用於監控人體健康或者建造飛機，因為它和人類皮膚一樣敏感。雖然這不是科學家第一次嘗試以電子方式複製人類皮膚，但之前的嘗試都無法與該產品相媲美。

　　電子皮膚可以感知20釐米範圍內的物體，在0.1秒內做出反應，並自修復5000多次。研究報告作者蔡宜辰（音譯）稱，理想狀態下的電子皮膚應該具有人類皮膚的許多自然功能，包括實時感知溫度和觸覺。

　　蔡宜辰說：「然而，要製造既能完成如此精細的任務，又能承受日常生活摩擦的柔性電子產品是一項重大挑戰，而且使用的每種材料都必須經過精心設計。」

　　之前科學家複製人類皮膚的嘗試結合了活性納米材料傳感器層和附在皮膚上的彈性層，但是這兩層之間的連接通常太弱或者太強，很大程度上降低了耐用性、敏感性和靈活性，使電子皮膚更容易斷裂破損。

　　蔡宜辰稱，電子皮膚產品的發展日新月異，2D傳感器的出現加速了這種原子結構細薄、機械強度高的材料集成至具有功能性、耐用性的人造皮膚。

　　為了解決這個問題，研究人員使用一種由二氧化矽納米顆粒增強的水凝膠來創建它們的「彈性表面」，並使用高導電納米線將其與2D碳化鈦MXene傳感器結合起來。研究報告合著作者沈傑（音譯）博士說：「水凝膠中70%以上是水，這使得它們與人類皮膚組織非常兼容。」

　　他們發現通過向所有方向預先拉伸水凝膠，然後應用一層納米線並控制其釋放，他們創造了通往傳感器層的通路，即使該材料被拉伸至原來的28倍，傳感器層也不會受到破壞影響。研究人員稱，這種電子皮膚原型可以感知20釐米範圍內的物體，並在0.1秒內對相關刺激做出反應。

　　與此同時，電子皮膚還具有較高的靈敏度，能區分在其表面書寫的筆跡，並承受5000多次變形，在大約0.25秒內恢復。沈傑博士稱，電子皮膚在反覆使用後還能保持韌性，這是一個驚人成就，可以模仿人類皮膚的彈性快速恢復。

　　這項最新發明可能有助於製造可監測血壓變化在內多種生物信息的假肢，這些信息可以通過無線網絡共享並存儲在雲端平臺。研究報告合著作者董文華（音譯）說：「電子皮膚廣泛應用的一個障礙在於高分辨傳感器的擴大，然而雷射輔助增材製造提供了新的應用前景。」

　　然而，雷射輔助增材製造提供了新的應用前景，雖然電子皮膚第一個應用領域是醫療，但電子皮膚還將受益範圍更廣的產品，其中包括：監測家具、飛機和建築物的感應帶。蔡宜辰說：「我們認為這項技術的應用範圍遠不止生物學，還將投入到許多領域。」（葉傾城）

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