日本研发首款可保真人体皮肤触觉的贴片 可用于人机界面等各类应用
据麦姆斯咨询报道，日本东京大学研究人员近日开发出一款人造皮肤贴片，该贴片不会影响其接触的人体皮肤的触觉灵敏度 。这种新型超薄传感器由多层导电和电介质纳米网状结构制成，可用于假肢、机器人辅助手术、人机界面以及可穿戴医疗监测仪等各类应用 。
皮肤是人体最大的感觉器官，拥有丰富的神经元，它们不断地监测着环境中的刺激，并将这些信息传递至大脑 。因此，优秀的人造皮肤必须能够复制这种能力 。特别是电子皮肤需要高灵敏度的触摸传感能力，同时也能迅速响应外界施加的压力 。
为了实现上述目标，电子皮肤需要包含高密度的传感器，达到至少50 μm区域配备单个传感器的密度 。但同时也需避免人类自然触觉的干扰，而事实证明，这实现起来非常困难 。例如，人类指尖非常敏感，一小片仅几微米厚的塑料薄膜就足以削弱人的触摸感觉 。
“用于手指的可穿戴传感器必须非常薄 。”日本东京大学Takao Someya研究团队成员、该论文第一作者Sunghoon Lee解释道，“但这显然会让传感器变得非常脆弱，容易因摩擦或反复物理作用而受到损坏 。”
Lee补充道，正是由于该原因，迄今为止开发的多数电子皮肤都相对较厚，如由集成纳米线的传感器阵列或微结构橡胶层制成的电子皮肤，它们可以根据压力而改变电容或电阻 。
人造皮肤贴片由两层网状物构成
相比之下，由Takao Someya研究团队共同开发的传感器则非常薄而且可渗透 。该器件由两层构成，均采用了静电纺丝工艺，并基于Akihito Miyamoto及其同事在2017年提出的设计制造而成 。第一层是绝缘网状物，由200 nm至400 nm的聚氨酯纤维构成；第二层是线路网状物，构成了该器件的功能性电子元件——平行板电容器 。第二层主要由金在聚乙烯醇（PVA）支架上制成，PVA是一种常见于隐形眼镜的水溶性聚合物 。一旦第二层制造完成，研究人员就会将PVA洗去，只留下金支撑物 。最终的成品压力传感器厚度约为13 μm 。
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