韩成功研发电子皮肤 植奈米毛低价高感度

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【大纪元2012年08月29日讯】(大纪元记者白晨曦编译报导)科学家一直致力于研创具有触感的人造皮肤,可应用在机器人或医疗用义肢上,近年来这方面的研究已大有斩获。最新进展来自韩国首尔大学多阶度仿生系统实验室(Multiscale Biomimetic Systems Laboratory),研究人员已成功研发出一种新的仿生“电子皮肤”(electronic skin),非但价格低廉,且敏感度极高,连一滴水也能清楚“感知”。

仿生学(Biomimetics)是一门通过模拟自然生物机制,开发新技术解决问题的科学。据美国科技网站报导,首尔大学的研究团队因观察瓢虫阖起翅膀休息时,翅膀上的微刺(microtrichia)如何自动与身体扣合起来,而得到设计灵感,研发出这款电子皮肤。

这种电子皮肤基本上是仿皮肤的一种聚合物,利用奈米技术结合大量微观的应变仪。相较于类似的感应器,该设计非常简单,但敏感度极高。该电子皮肤实际上是两层聚氨酯丙烯酸酯(PUA)。在两层相交处的内面,涂上有机硅聚合物“聚二甲基硅氧烷”(PDMS)。PDMS上密密麻麻地植入许多直径100奈米、高1,000奈米的奈米纤维聚合物,远小于直径为60,000奈米的人类头发。

当奈米纤维交织在一起,电流便能在两层PUA之间传递。奈米纤维的作用像小电位器,纤维彼此之间交织、摩擦或弯曲的方式不同,通过那部分皮肤的电流量也会跟着改变。触摸、推挤或扭转等动作会对皮肤施加不同的压力,奈米纤维能侦测到这些不同的压力,得出不同的电阻模式。

以此方式,电子皮肤对压力、剪力和扭力的“感知”具高度敏感性,且感知动作还可持续高达10,000次,极为耐用。此外,有别于其他触觉传感器,如石墨烯(graphene)传感器,奈米纤维可检测多向的压力。

据研究人员介绍,电子皮肤的奈米材料组件或各层阵列并不复杂,故生产价格低廉,意即无需负担特殊材料或昂贵制造过程的费用。

(责任编辑:吴育璘)

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