星期一, 11月 2

新型電子皮膚能夠同時感知熱量和壓力變化

科學家最新研製一種“電子皮膚”,能夠以一種獨特的方式同時感知熱量和壓力。
在測試中電子皮膚的凹槽能夠感知到流經的水滴,並且能夠探測到頭髮放在其表面的壓力。這項創新技術可用於製造更加逼真的假體,或者提高可穿戴傳感器​​的精確度和醫學診斷設備。


這種最新電子皮膚是由韓國蔚山國家科學技術研究所研究員Jonghwa Park教授帶領同事研製的。人類皮膚包含著獨特表皮、真皮微觀結構以及傳感器受體。指尖上的微型脊狀突起旨在設計微調表面紋理知覺,並傳遞傳感器信息至大腦。

現有電子皮膚技術使機器人和機械假肢能夠抓住和操作物體,識別表面紋理和硬度,感受物體的溫度狀況。然而在此之前電子皮膚可以同時非常靈敏地探測熱量和不同類型的壓力是很難實現的。

目前,Jonghwa Park教授和同事模擬手指指紋凹槽結構設計了鐵電薄膜,顯微放大人體指尖皮膚的“山脈脊狀”結構。通過添加一種聚合物製成的複合材料和減少氧化石墨烯,該薄膜能夠使用傳感電子電荷探測到觸覺和溫度變化。
研究人員通過水滴測試了電子皮膚對感覺變化的響應,並且發現電子皮膚能夠在不同壓力和溫度下探測到水滴落下。同時,他們發現人造指尖皮膚可以探測到人類頭髮產生的微小壓力。

當電子皮膚附著在人體手腕上,Jonghwa Park教授和同事表示,當手腕血管膨脹和收縮時,電子皮膚通過探測皮膚溫度的變化,可用於監控脈沖壓力。今年9月份,來自美國斯坦福大學的研究人員研製一種敏感觸覺人造皮膚,不僅能夠探測到壓力,還能傳輸信號至神經細胞。
他們希望這項概念驗證實驗能夠對人造假肢帶來革命性變化,允許穿戴者感知到不同的表面紋理,區分冷熱溫度變化。這種兩層“電子皮膚”頂層具有彈力,能夠感應壓力,底層皮膚能夠產生生物化學信號適合於傳送至神經細胞。目前,這項最新研究發表在近期出版的《科學》雜誌 ​​上。
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