电子皮肤的应用_电子皮肤未来

什么是电子皮肤

电子皮肤，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。该项技术关键点在于一种名为QCT的复合材料，由美国麻省理工学院的技术人员研发而成。其他类似发明还有日本和飞利浦公司研制的电子皮肤。

电子皮肤的应用

目前，电子皮肤在柔性或弹性基底上制作具备探测压力、温度或其他刺激的传感器及阵列，可感知周围环境中的各种物理、化学、生物等信号，将有助于开发新型人机接口、智能机器人、仿生假肢等智能化系统。此外，电子皮肤的重要发展趋势是多功能化与多重刺激同步监测。

中国科学院北京纳米能源与系统研究所一研究团队提出了一种柔性可拉伸扩展的多功能集成传感器阵列，成功将电子皮肤的探测能力扩展到7种，实现温度、湿度、紫外光、磁、应变、压力和接近等多种外界刺激的实时同步监测。

研究人员通过微纳加工技术，制备出大倍率（8倍及以上，可根据需要设计）的聚酰亚胺（PI）拉伸结构网络，其中包括众多传感器节点和蜿蜒拉伸结构。基于这种拉伸结构网络，多种传感器能够以二维分布式或三维叠层式结构进行多功能化集成，并且多种传感单元可独立工作而不互相影响。利用基底的可拉伸性能，可实现电子皮肤的探测面积扩张，为其进一步的功能扩展提供了便利。

此外，研究人员利用这种电子皮肤制造出一种具有定制化功能集成的智能假肢，既赋予了假肢触觉功能，也使假肢具备了温度感知的能力。该研究将有助于开发新型人机接口、智能机器人、仿生假肢等智能化系统，多功能集成电子皮肤还可同步监测周边环境多种变量，用于人体健康监测等领域。

电子皮肤未来

电子皮肤可以得到许多应用，包括智能假肢设备、可穿戴健康监视器和虚拟现实。制造这种电子皮肤的主要挑战是将超薄的电路转移到复杂的三维表面上，然后使电子设备能够弯曲和伸展到允许运动。

对此，一些科学家已经为此开发了灵活的“电子纹身”，但是这种电子纹身的通常速度慢，价格昂贵，并且需要像光刻这样的洁净室制作。所以，有科学家又研发了一种更快速、更简单、更廉价的方法，用集成微电子技术制作薄膜电路。

在这种新的方法中，研究人员用普通的台式激光灯打印机在一张转移纹身纸上画了一个电路模板。然后，他们在模板上涂上银糊，而银膏只附着在印刷的墨粉油墨上。在银膏的顶部，研究小组还沉积了嫁铟液态金属合金，提高了电路的导电性和灵活性。

最后，他们在聚乙烯醇凝胶中加入了外部电子产品，如微芯片，并加入了一种由垂直排列的磁性粒子组成的导电胶。研究人员将电子纹身转移到各种物体上，并展示了这种新方法的几种应用，例如控制机器人假肢手臂、监测人体骨骼活动以及将临近传感器集成到手的三维模型中。

如果这种柔性电子皮肤能够普及，那么无数有身体缺陷的残疾人将是最大受益者，希望这种新技术能够早日实现研发突破，并且量产投入市场，给有需要的人新的选择。