新电子皮肤可同时感知热量和压力变化,有望用于制造假体

    中国新闻网
    2015-11-03

  目前,科学家最新研制一种“电子皮肤”,能够以一种独特的方式同时感知热量和压力。这项创新技术可用于制造更加逼真的假体,或者提高可穿戴传感器的精确度和医学诊断设备。

  在测试中电子皮肤的凹槽能够感知到流经的水滴,并且能够探测到头发放在其表面的压力。这种最新电子皮肤是由韩国蔚山国家科学技术研究所研究员Jonghwa Park教授带领同事研制的。人类皮肤包含着独特表皮、真皮微观结构以及传感器受体。指尖上的微型脊状突起旨在设计微调表面纹理知觉,并传递传感器信息至大脑。

  现有电子皮肤技术使机器人和机械假肢能够抓住和操作物体,识别表面纹理和硬度,感受物体的温度状况。然而在此之前电子皮肤可以同时非常灵敏地探测热量和不同类型的压力是很难实现的。

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  目前,Jonghwa Park教授和同事模拟手指指纹凹槽结构设计了铁电薄膜,显微放大人体指尖皮肤的“山脉脊状”结构。通过添加一种聚合物制成的复合材料和减少氧化石墨烯,该薄膜能够使用传感电子电荷探测到触觉和温度变化。

  研究人员通过水滴测试了电子皮肤对感觉变化的响应,并且发现电子皮肤能够在不同压力和温度下探测到水滴落下。同时,他们发现人造指尖皮肤可以探测到人类头发产生的微小压力。

  当电子皮肤附着在人体手腕上,Jonghwa Park教授和同事表示,当手腕血管膨胀和收缩时,电子皮肤通过探测皮肤温度的变化,可用于监控脉冲压力。2015年9月份,来自美国斯坦福大学的研究人员研制一种敏感触觉人造皮肤,不仅能够探测到压力,还能传输信号至神经细胞。

  他们希望这项概念验证实验能够对人造假肢带来革命性变化,允许穿戴者感知到不同的表面纹理,区分冷热温度变化。这种两层“电子皮肤”顶层具有弹力,能够感应压力,底层皮肤能够产生生物化学信号适合于传送至神经细胞。

  目前,这项最新研究发表在近期出版的《科学》杂志上。

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