(文章來源:網絡整理)
說到電子皮膚,很多人都會想到游戲。今天說的這個電子皮膚它可不是游戲里面的那個電子皮膚。它呢本身是一種電子檢測裝置,卻具有人體皮膚的特性和功能,甚至在未來發展中還會高于人體皮膚的功能。那么這個電子皮膚采用的是什么技術?它有哪些用途呢?未來的發展前景又如何呢?今天就好好和大家分享一下這款高端的黑科技。
電子皮膚到底是什么?組成材料?皮膚是人體最大的器官,它能阻擋人體之外的病菌,也能讓人體感知外界的冷暖。如今,一種電子皮膚應運而生,它是一種運用柔性電子技術結合了電子學,生物學,材料學等學科的原理,研制出來的一種電磁檢測裝置。它的結構簡單,可被加工成各種形狀,能像衣服一樣附著在設備表面,能夠讓機器人感知到物體的地點和方位以及硬度等信息。現如今很多國家也在研發中,其構成材料很多,構成也盡不相同。大部分由被稱為QCT的量子隧道復合材料,PDMS(聚二甲基硅氧烷),硅膠,像日本發明的電子皮膚由橡膠、導電石墨和新型晶體管組成等等。
電子皮膚的性能?感覺和觸覺,我們都知道我們的皮膚呢,它里面有非常精妙的復雜的生物組織,它能夠非常敏銳的感知到外界的刺激,并且能把這樣的刺激通過神經傳遞給大腦,讓大腦就能夠準確地分辨到底是在什么位置感受到了什么樣的刺激,這個刺激的程度是怎樣的等等。電子皮膚呢就是通過“島橋結構”將其表面密布很多壓力傳感器和溫度傳感器,從而實現了感知壓力能力和觸覺能力。
柔軟性,電子皮膚采用的大部分材料都是可拉伸的柔性材料,但是一些金屬和半導體材料還是不能舍棄的。科學家就用力學的結構來設計然后實現它的柔性。比如說其中被稱為“島橋結構”的一個設計,這個島橋結構的島上面包括很多功能元器件,將一些傳感器壓縮到了這個島上,從而實現了柔軟性。
透明性,電子皮膚采用了無毒且生物相容性好的超薄鐵電柔性聚合物材料,透明度高,所以能很好的與人體皮膚融為一體,便于構筑成可穿戴器件;同時鐵電聚合物可單獨工作,不需要外加電壓,解決了現有技術中工作電壓高、功耗大的問題;
自愈性,我們都知道皮膚在劃傷以后,它可以自己過幾天再長好。科學家們正在研究一種高分子材料,它被劃傷以后,它在一定的條件下會恢復原有的功能和形狀。19年,清華大學的一個科學實驗室就研發成了一款可自愈的高分子材料。它的主要材料是由絲素蛋白和石墨烯構造成的。在劃傷后,滴加一滴水就可復原,相當的神奇!
電子皮膚的用途和領域?結合人體深度發展,電子皮膚應用的領域非常的廣,最為常見的也就是結合到人體,幫助人體感受一些感受不到的信號,一些極微弱的信號。比如光,聲音等。醫療健康領域,現在研發出的電子皮膚一般用做心電監測,還有體溫監測等。已經開始初步應用了。除此之外,燒傷的,割傷的,以及殘疾人員等都可借助電子皮膚進行身體機能的恢復。尤其是在代替義肢方面有很好的前發展前景。
智能機器人(AI),跳出醫學領域,電子皮膚無疑將是研發智能機器人領域的革命。機器人設計雖早已實現視覺和聽覺等功能,并能進行一些復雜的技術操作,但由于皮膚恰恰是機器人技術研發中容易被忽視的部分,直接導致笨重的“盔甲”往往難以檢測多方向的觸覺三維力,難以體會拿起一個蘋果或一個杯子所需力量的差異。
具備良好壓敏特性和柔韌性的電子皮膚可解決機器人設計的難題,它既能幫助機器人敏感獲知環境信息,又賦予了其機械靈活性。
可穿戴設備,對引導未來IT潮流的可穿戴設備,電子皮膚也大有可為。比如,我們人類到現在最成功的產品,手機,手表等。對于手機,中國科學院力學所的蘇業旺教授說到:“當電子皮膚功能強大,實用性提高之后,可能會取代現在的這種電子產品的形式”。電子皮膚也是電子產品的一種,現在的電子產品大都是堅硬的,而電子皮膚是軟性的。最大的好處就是它能隨著人體的運動而運動。能夠很好地貼合在皮膚上,從而能更好地,更靈敏地,更準確地來檢測信息。
其實,電子皮膚除了給我們人本身穿上,給機器人穿上以外,還可以給一些非生物的大型的裝備穿上,比如說飛機,高鐵等。未來的飛機可能是變形翼飛機,就是翅膀是可動的,像鳥一樣。這樣的話,電子皮膚給它們穿上了之后,就可以做一些傳感,包括這個表面流速,表面壓力的監測,以及這個內部結構的損傷檢測等。有著非常大的應用前景。
(責任編輯:fqj)
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