韩国蔚山国家科学技术研究所(UNIST)的研究团队最新研制出一种高度灵敏的电子皮肤,能够同时探测热量和压力变化。这一突破性成果发表在《科学》杂志上。
人类皮肤具有独特的表皮、真皮微观结构以及传感器受体,指尖上的微型脊状突起用于微调表面纹理知觉并传递信息至大脑。受此启发,Jonghwa Park教授领导的团队模拟手指指纹凹槽结构,设计了一种铁电薄膜,通过添加聚合物复合材料并减少氧化石墨烯,使薄膜能够利用传感电子电荷同时探测触觉和温度变化。
在测试中,电子皮肤的凹槽能够感知流经的水滴,并探测到头发放在其表面的微小压力。当电子皮肤附着在人体手腕上时,它可以通过探测皮肤温度的变化来监控血管膨胀和收缩引起的脉冲压力。这种电子皮肤不仅能够感知压力,还能区分冷热温度变化,有望用于制造更逼真的假肢,或提高可穿戴传感器和医学诊断设备的精确度。
此前,电子皮肤技术已使机器人和机械假肢能够抓取物体、识别表面纹理和硬度,并感受温度,但同时灵敏地探测热量和不同类型的压力一直难以实现。这项研究通过模拟指纹结构解决了这一难题。今年9月,美国斯坦福大学的研究人员也研制出一种敏感触觉人造皮肤,能够探测压力并传输信号至神经细胞。这些进展预示着人造假肢将迎来革命性变化,使穿戴者能够感知不同的表面纹理并区分冷热温度。