斯坦福大學(xué)鮑哲南教授團(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(gè)世界,我們的視覺、聽覺、嗅覺、味覺,還有觸覺。我們通過雙手對(duì)這個(gè)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(duì)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(gè)可伸縮的聚合物電路,用集成的觸覺傳感器可以檢測(cè)一個(gè)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(gè)里程碑,但第二個(gè)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(duì)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。”鮑哲南教授說。
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(gè)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(gè)獨(dú)立的信號(hào)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(gè)原型可以被拉伸到原來的尺寸的兩倍,同時(shí)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(cè)試耐久性,研究小組對(duì)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(shí),效果也依然非常好。
有一天,在假肢的表面,可能就會(huì)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(duì)現(xiàn)有的剛性電子設(shè)備帶來革命性的改變。
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