新型人造皮肤问世 可感受温度和湿度变化

　　据Science Daily 报道，近日以色列理工学院的一个科研团队的研究人员利用微小的金属粒子和树脂制造出了一种新的柔性传感器。如果科学家们能够将附有新型传感器的电子皮肤运用到义肢上，那么义肢就有可能感觉到周边的环境的变化。这一项新研究发表在6月份出版的 ACS Applied Materials & Interfaces期刊上。

　　新发明亮点：能够感受温度和湿度变化

　　电子皮肤，是一种可以让机器人产生触觉的系统，其结构简单，可被加工成各种形状，能像衣服一样附着在设备表面，能够让机器人感知到物体的地点和方位以及硬度等信息。目前电子皮肤主要被运用在各种设备的表面，例如手机、MP3等小型设备的外观装饰。在医学方面，电子皮肤则被用于覆盖在义肢表面，但是目前现有的电子皮肤大多只能感受外部压力，对湿度、温度无法进行感应，与真实皮肤差距较大，新型柔性传感器的发明，使电子皮肤具有了感受温度和湿度的能力，其功能向着真正皮肤迈进了一大步。其中纳米材料的运用，也是发明的一大亮点。

　　这个新发明的最大特点就是传感器可以同时检测到三种数据的变化。目前的电子皮肤只能检测到环境压力的改变，但是这个科研团队的发明可以让电子皮肤在具有触觉的同时也可以感应到湿度和温度的变化，而在此之前，只有真正的皮肤才拥有这样的功能。研究小组的组长Hossam Haick教授这样表示。此外，新的电子皮肤系统对于触碰感应的灵敏度比现有的电子皮肤高至少10倍。

　　研究人员对于柔性传感器的研发一直充满兴趣，但这项技术却无法被真正的运用到实际中。若要被广泛运用，一个柔性传感器必须满足以下要求：能在低电压（与便携式设备的电池兼容）下运行，能感受较大范围的压力，能同时测量多个指标例如湿度、温度、压力和化学物质的存在。除此之外，这些传感器还必须具有快速、简单的生产流程和较为低廉的生产成本。

　　新型皮肤构造及原理

　　这个研究团队发明的传感器已经拥有了这些品质。奥秘就在于他们所使用的是直径只有5 - 8纳米的单层覆盖纳米粒子。传感器的核心由金制成，外围被一种称为“配体”的起连接作用的分子包围。事实上,“单层覆盖纳米粒子就像一朵花，黄金或金属纳米粒子是花芯，单层有机配体是花瓣，保护着花芯,” Haick说。

　　电子皮肤发展大事记

　　2009年底，飞利浦研究实验室宣布他们完成了一项新的技术E-skin（电子皮肤），主要用于产品的外观装饰。电子皮肤是飞利浦正在进行的电子纸研究的一部分，使用这项技术可以对各种产品覆盖一层“变色皮肤”。这种电子皮肤可以覆盖在各种设备上，不需要使用背光光源，它可以接受周围环境的光线来实现颜色适配和节能，在户外也能像油漆一样保持色彩明亮生动。

　　2010年，一种可以像人类皮肤一样感知外部压力和传导触觉信号的电子皮肤在美国问世。依靠这种“电子皮肤”，机器人不仅能感知到物体的地点和方位，还能获得物体的硬度等信息。据介绍，该技术的关键点在于一种被称为QCT的量子隧道复合材料。这种材料能对微小的压力和触感进行测量并通过电阻值的变化反馈给电路，这就如同通过调光开关控制灯泡的亮度一样。与以往类似的材料相比，QCT材料不但能感知物体的硬度还能监测到物体的硬度等级。

　　2011年，美国斯坦福大学女科学家鲍哲南对人造电子皮肤的研究再上一层楼，她的研究团队又为高灵敏度皮肤增加了透明和可拉伸功能，为人造电子皮肤更接近人类皮肤赋予重要意义。这种材料由高灵敏的电子感应器组成，当无数的感应器连成一片时，就形成与人类皮肤相似的薄膜。这种电子皮肤可以感知一只蝴蝶停在上面的压力，可以被广泛用于假肢、机器人、手机和电脑的触摸式显示屏、汽车方向盘和医学等。

　　电子皮肤的问世是临床医学的福音，一些移植学人士看好这项技术，认为它今后可以运用于皮肤移植，或用于改进没有感知力的假肢。随着透明和可拉伸电子皮肤的相继出现，以及与新型生物传感器的结合运用，人造电子皮肤与人类皮肤的功能将越来越接近。