黑科技-電子皮膚 是什麼?

2020-10-13

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說到電子皮膚,很多人都會想到遊戲。今天說的這個電子皮膚它可不是遊戲裡面的那個電子皮膚。它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於人體皮膚的功能。那麼這個電子皮膚採用的是什麼技術?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。

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圖片來源: unsplash

       

是什麼組成的?

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,研製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資訊。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的量子隧道複合材料,PDMS(聚二甲基矽氧烷),矽膠,像日本發明的電子皮膚由橡膠、導電石墨和新型電晶體組成等等。

電子皮膚性能?

1. 觸覺和感覺

我們都知道我們的皮膚呢,它裡面有非常精妙的複雜的生物組織,它能夠非常敏銳的感知到外界的刺激,並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麼位置感受到了什麼樣的刺激,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”將其表面密佈很多壓力感測器和溫度感測器,從而實現了感知壓力能力和觸覺能力。

    

2. 柔軟特性

電子皮膚採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捨棄的。科學家就用力學的結構來設計然後實現它的柔性。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,將一些感測器壓縮到了這個島上,從而實現了柔軟性。

   

3. 透明材質

電子皮膚採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,便於構築成可穿戴器件;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。

      

電子皮膚的應用領域

1. 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。
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    2. 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。

         

    3. 智慧型機器人(AI)
    跳出醫學領域,電子皮膚無疑將是研發智慧型機器人領域的革命。機器人設計雖早已實現視覺和聽覺等功能,並能進行一些複雜的技術操作,但由於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,它既能説明機器人敏感獲知環境資訊,又賦予了其機械靈活性。