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高密度超敏感的电子皮肤有望实现大规模量产

生物技术 时间:2020-01-14 05:41:44 作者:莫敖坤
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斯坦福大学的鲍哲南团队通过将“人造皮肤”的概念推上了新高度给电子元件的发展奠定了基础,他们不但展示了可以感受到瓢虫腿儿的精密可拉伸电子元件,并且展示了能够大规模制造这种元件的工艺。人类可以通过多种方式感受这个世界,我们的视觉、听觉、嗅觉、味觉,还有触觉。我们通过双手对这个世界的感知得益于我们敏感的指尖,在我们触碰火焰之前,就可以感受到它的热度,也可以感受得到新生儿面部的娇嫩和柔软。

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图片来源:斯坦福大学

但是对于那些佩戴假肢的人群来说,则失去了这样的能力。来自斯坦福大学的鲍哲南教授领导团队多年以来一直致力于进行“有触觉”的“人造皮肤”的开发。其实,这是一种独特的电子元件,它可以被拉伸,利用敏感的电子材料制成,能够感受到微小的压力带来的电流变化。

在 19 日发表在《Nature》上的文章中,团队描述了两项技术上的突破:第一是她们创造了一个可伸缩的聚合物电路,用集成的触觉传感器可以检测一个人造的小虫的微弱的足迹。虽然这项技术成就本身就是一个里程碑,但第二个则是更为实际的进展,是一种大规模生产这种新型柔性、可伸缩电子原件的方法——这是商业化道路上的关键一步。

“对人造皮肤和柔性电子产品的研究已经取得了很大的进展,但直到现在还没有人证明可靠地生产可拉伸电路的过程。”Bao 说。

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图片来源:斯坦福大学

该团队实现了数层聚合物的完美整合,它们其中一些提供了装置的可拉伸性,其他的作为绝缘体隔离电子敏感材料。其中有一个环节,他们使用了喷墨打印机,在特定的涂层上进行电路绘制。该团队已经成功地将其材料做成了大约两英寸的正方形,其中有 6000 多个独立的信号处理装置,就像合成神经末梢一样。所有这些都封装在防水保护层中。

这个原型可以被拉伸到原来的尺寸的两倍,同时又能保持它在没有裂缝、分层或褶皱的情况下导电的能力。为了测试耐久性,研究小组对样本进行了超过 1000 次的拉伸,但没有造成明显的损伤或灵敏度下降。当研究人员将他们的样本粘在人手上这种不规则的表面时,效果也依然非常好。

有一天,在假肢的表面,可能就会由这种柔性电子材料覆盖,但是在此之前,这项技术可能为我们带来新的柔性电子设备,对现有的刚性电子设备带来革命性的改变。

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