皮肤能测心跳?来探探“电子皮肤”的神奇之处

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皮肤能测心跳?来探探“电子皮肤”的神奇之处

贴在手背上的“电子皮肤”(图片来源:科技日报)

皮肤是人感知外界的窗口,如果在皮肤前加上“电子”两个字即电子皮肤,那么它的功能可不仅仅限于帮人来感知外界了。电子皮肤可以帮机器人拥有类似人类皮肤的触觉系统;帮医务人员监测患者的心率、血压、血糖等生理指标;让残疾人的假肢拥有更加真实的触感;甚至还能作为聋哑人的“传声器”。电子皮肤因其柔性、易粘附性、高精度性等特点,未来有望广泛应用于医学、军事、语音识别、可穿戴设备、机器人等领域。

当然,这些功能的实现要依靠制备电子皮肤过程中的材料科学和电子技术。电子皮肤最关键的部分在于其制成材料和所集成的传感器电路。从早期不具有优异特性的材料到现今的高分子材料、半导体材料、纳米材料等,制备电子皮肤的材料经历了几代的转变后,石墨烯和碳纳米等新型材料被认为是理想的制作材料。用这些材料制成的电子皮肤具有良好的韧性和导电性,而材料本身的特点也赋予了这种电子皮肤超轻薄的特性,可以满足更细化的应用需求。优良的材料结合先进的传感技术使电子皮肤拥有感知压力、温度、力度等参数的能力。

电子皮肤的应用范围非常广泛,其中的一个重要应用就是为佩戴假肢的人带来真实的触感,让假肢也真实起来。据新华网报道,美国斯坦福大学化学工程教授鲍哲楠的团队开发出一种具有能感知压力并可与大脑沟通的柔性人造皮肤。这种皮肤的外层是可以感知压力的传感器,由塑料材料加上碳纳米管制成;内层是由喷墨打印机印刷出的柔性电子电路,可以把压力信号改变成电信号并传递给大脑。通过用“电子皮肤”制成假肢的外层材质,残疾人可以更好的感知到假肢对外界环境的反应,使假肢更具有真实感。

在医疗监测和语音识别领域,电子皮肤也有一席用武之地。据《科技日报》报道,中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所结合具有微纳米结构的柔性基底和高灵敏度的导电纳米材料,利用导电材料受微小压力或触觉引起的电信号变化来检测人体各项生理指标如脉搏、心跳、喉部肌肉群震动等。医务人员可以轻易地通过这种“电子皮肤”来获得患者的身体数据,从而帮助他们更好地诊断病情和监测患者的身体情况。用于喉部的“电子皮肤”则可将感受到的微小震动引起的电信号加以分析,用得到的数据推动语音识别方面的发展。(朱雅文)

本文由《科技日报》经济特刊副主编尹传红进行科学性把关。

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