具有伸展和感知能力的“超级皮肤”

伤我心太深

类皮肤传感器的特写图。这种传感器具有超弹性、透明、高敏感的特征，由斯坦福大学化学工程系助理教授Zhenan Bao和博士后研究员Darren Lipomi等人开发。Credit: Steve Fyffe, Stanford News Service

人类的皮肤具有非常出色的敏感度，能够感知到极其细微的触碰，但是裸露的皮肤面对锋利物品就显得极其脆弱，而且随着时光流逝人类皮肤也会衰老退化。如今，一种人造的“超级皮肤”，同时具有超弹性耐久性和触觉敏感性，将能用在仿生类人设备和机器人中。

这种透明的皮肤可以伸展到其正常长度的两倍以上，然后又能回弹到初始长度，如此反复进行也不会起皱。用这种材料开发的嵌入式传感器非常适于制造更好的智能手机、电脑触摸屏、能够感应压力的绷带，以及用在人类或机器人义肢上的敏感皮肤。

斯坦福大学的博士后研究员Darren Lipomi说， “这种传感器可以感受的压力范围，小到拇指和食指对处于两指中间物体的用力夹击，大到大象单脚站立时压力的两倍。”

斯坦福大学化学工程系助理教授Zhenan Bao领导着一个研究组，Lipomi就在其中工作，他们致力于用碳纳米管开发弹性传感器皮肤。首先，他们在一层薄薄的有机硅两个面上喷布碳纳米管。然后，他们拉伸材料，使碳纳米管形成类似弹簧的微结构 。

Bao说，“我们做出这种预拉伸碳纳米管后，它们像弹簧一样，可以反复拉伸，而形状上不会发生任何永久变化。”
纳米管薄膜之间夹着的硅层就像电池一样能够存储电荷。这使得碳纳米管像电极一样，可以感应任何由于拉扯或挤压造成的电荷变化。

现在，Bao的研究小组希望开发出新的具有更高敏感度的传感器皮肤。此前，研究人员建立了一个传感器，能够检测一只死苍蝇的尸体所造成的压力，但当时的工作重点是开发新的更透明和弹性的传感器皮肤。

Bao说，“我们没有花太多时间去尝试优化这种传感器的灵敏度。但是，以前的观念可以应用在这里。我们只需要对电极表面进行一些修改，就可以获得同样的灵敏度。”

有关的研究论文发表在10月23日的《自然-纳米技术》在线版上。（刘明）