可以感受到瓢蟲腿兒運(yùn)動的“人造皮膚”

斯坦福大學(xué)的鮑哲南團(tuán)隊(duì)通過將“人造皮膚”的概念推上了新高度給電子元件的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，他們不但展示了可以感受到瓢蟲腿兒的精密可拉伸電子元件，并且展示了能夠大規(guī)模制造這種元件的工藝。人類可以通過多種方式感受這個世界，我們的視覺、聽覺、嗅覺、味覺，還有觸覺。我們通過雙手對這個世界的感知得益于我們敏感的指尖，在我們觸碰火焰之前，就可以感受到它的熱度，也可以感受得到新生兒面部的嬌嫩和柔軟。

圖片來源：斯坦福大學(xué)

但是對于那些佩戴假肢的人群來說，則失去了這樣的能力。來自斯坦福大學(xué)的鮑哲南教授領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)多年以來一直致力于進(jìn)行“有觸覺”的“人造皮膚”的開發(fā)。其實(shí)，這是一種獨(dú)特的電子元件，它可以被拉伸，利用敏感的電子材料制成，能夠感受到微小的壓力帶來的電流變化。

在 19 日發(fā)表在《Nature》上的文章中，團(tuán)隊(duì)描述了兩項(xiàng)技術(shù)上的突破：第一是她們創(chuàng)造了一個可伸縮的聚合物電路，用集成的觸覺傳感器可以檢測一個人造的小蟲的微弱的足跡。雖然這項(xiàng)技術(shù)成就本身就是一個里程碑，但第二個則是更為實(shí)際的進(jìn)展，是一種大規(guī)模生產(chǎn)這種新型柔性、可伸縮電子原件的方法——這是商業(yè)化道路上的關(guān)鍵一步。

“對人造皮膚和柔性電子產(chǎn)品的研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，但直到現(xiàn)在還沒有人證明可靠地生產(chǎn)可拉伸電路的過程。”Bao 說。

圖片來源：斯坦福大學(xué)

該團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了數(shù)層聚合物的完美整合，它們其中一些提供了裝置的可拉伸性，其他的作為絕緣體隔離電子敏感材料。其中有一個環(huán)節(jié)，他們使用了噴墨打印機(jī)，在特定的涂層上進(jìn)行電路繪制。該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功地將其材料做成了大約兩英寸的正方形，其中有 6000 多個獨(dú)立的信號處理裝置，就像合成神經(jīng)末梢一樣。所有這些都封裝在防水保護(hù)層中。

這個原型可以被拉伸到原來的尺寸的兩倍，同時又能保持它在沒有裂縫、分層或褶皺的情況下導(dǎo)電的能力。為了測試耐久性，研究小組對樣本進(jìn)行了超過 1000 次的拉伸，但沒有造成明顯的損傷或靈敏度下降。當(dāng)研究人員將他們的樣本粘在人手上這種不規(guī)則的表面時，效果也依然非常好。

有一天，在假肢的表面，可能就會由這種柔性電子材料覆蓋，但是在此之前，這項(xiàng)技術(shù)可能為我們帶來新的柔性電子設(shè)備，對現(xiàn)有的剛性電子設(shè)備帶來革命性的改變。