韓成功研發電子皮膚 植奈米毛低價高感度

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【大紀元2012年08月29日訊】(大紀元記者白晨曦編譯報導)科學家一直致力於研創具有觸感的人造皮膚,可應用在機器人或醫療用義肢上,近年來這方面的研究已大有斬獲。最新進展來自韓國首爾大學多階度仿生系統實驗室(Multiscale Biomimetic Systems Laboratory),研究人員已成功研發出一種新的仿生「電子皮膚」(electronic skin),非但價格低廉,且敏感度極高,連一滴水也能清楚「感知」。

仿生學(Biomimetics)是一門通過模擬自然生物機制,開發新技術解決問題的科學。據美國科技網站報導,首爾大學的研究團隊因觀察瓢蟲闔起翅膀休息時,翅膀上的微刺(microtrichia)如何自動與身體扣合起來,而得到設計靈感,研發出這款電子皮膚。

這種電子皮膚基本上是仿皮膚的一種聚合物,利用奈米技術結合大量微觀的應變儀。相較於類似的感應器,該設計非常簡單,但敏感度極高。該電子皮膚實際上是兩層聚氨酯丙烯酸酯(PUA)。在兩層相交處的內面,塗上有機矽聚合物「聚二甲基矽氧烷」(PDMS)。PDMS上密密麻麻地植入許多直徑100奈米、高1,000奈米的奈米纖維聚合物,遠小於直徑為60,000奈米的人類頭髮。

當奈米纖維交織在一起,電流便能在兩層PUA之間傳遞。奈米纖維的作用像小電位器,纖維彼此之間交織、摩擦或彎曲的方式不同,通過那部分皮膚的電流量也會跟著改變。觸摸、推擠或扭轉等動作會對皮膚施加不同的壓力,奈米纖維能偵測到這些不同的壓力,得出不同的電阻模式。

以此方式,電子皮膚對壓力、剪力和扭力的「感知」具高度敏感性,且感知動作還可持續高達10,000次,極為耐用。此外,有別於其他觸覺傳感器,如石墨烯(graphene)傳感器,奈米纖維可檢測多向的壓力。

據研究人員介紹,電子皮膚的奈米材料組件或各層陣列並不複雜,故生產價格低廉,意即無需負擔特殊材料或昂貴製造過程的費用。

(責任編輯:吳育璘)

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