【多毛的解決方案，使敏感的人造皮膚】

明道

【多毛的解決方案，使敏感的人造皮膚】

 

 

瓢蟲步行

一組韓國研究人員製作了一個簡單的，高度敏感和靈活的傳感器，基於分子間作用力之間的“nanohairs”。

制做器件，作為合成相當於人體皮膚。

這是能夠區別和測量的壓力，以及剪切應力和扭轉力，並可以很容易地和經濟地製造。

再生皮膚的質量，適宜的合成傳感器已被證明是一個挑戰，因為有嚴重的設計限制，使他們高度複雜的製造這種傳感器。

最重要的是，設備需要是薄的，具有足夠的靈活性，以環繞而不被損壞，如手指和腳趾的高曲率區域。

這是有問題的，因為大部分的電子，所用的材料，如矽和鍺，是，在他們的塊體狀態下，硬而脆。

表皮電子

“表皮電子”，用各種不同的方法，不同的研究小組已經取得了進展。

例如，在伊利諾伊大學Urbana-Champaign分校的約翰·羅傑斯的組，使用了轉移印刷方法切微米的大小個人矽chiplets，並將它們附加的柔性基板，使研究人員能夠創建無線心臟速率監視器堅持只使用范德華力的臨時紋身的皮膚像。

其他研究小組已經創造了靈活的電路，使用碳納米管或石墨。

但仍然懷疑這種方法是否可以實際用於生產能夠負擔得起的傳感器，大面積的“皮膚”來衡量和區分不同類型的力量，電路將變得越來越複雜和越來越大的工程要求。

相反，在首爾國立大學（SNU），羅傑斯組在伊利諾伊州的一位同事一起，研究人員建立了一個簡單的基於壓阻式傳感器 - 在一個半導體的導電性施加的機械應力所造成的。

它們的設計使用了兩個略微分開的柔性聚合物 - 聚甲基矽氧烷（PDMS） - 每個覆蓋有非常薄的層的鉑，以使它們進行電力的薄層。

該小組然後蓋上兩個聚合物層的內表面上的鉑 - 的覆蓋“nanohairs”緻密的地毯。

Van der Waals力之間的交織毛髮會導致像種分子魔術貼的兩層聚合物一起被繪製。

然而，毛'抗彎曲同時作用，推動他們分開。

兩股力量的平衡在平衡距離。

 

 

Nanohair地毯

鉑提示

由於毛髮與鉑覆蓋，它們提供了其他獨立的聚合物層之間的電連接。

任何在一個特定點上的傳感器的壓力帶來的兩個層更靠近在一起，從而增加了的毛髮之間的接觸量和降低電阻。

當壓力被移除時，兩層返回到它們的平衡分離，並返回到正常的阻力。

剪切和扭轉力，也影響膜的雙電層，但在更複雜的方式。

建立了工程技術，研究人員能夠收集到的傳感器電阻的測量點上的密集的二維數組，並用它們來區分和測量壓力，剪切和扭轉。

通過幾次示威活動，研究人員已經證明其設備的靈敏度。

他們測定了疏水性表面上的小水滴反彈，還測量了志願者的心跳速度和強度的劇烈運動後使用傳感器連接到自己的手腕動脈的變化。

他們還證實傳感器的能力來衡量的空間分佈的壓力，通過使用一個相互關聯的傳感器網絡的64個像素，並在其表面上放置兩個瓢蟲在單獨的位置，映射的壓力位移作為昆蟲在傳感器走去。

首席的研究者Kahp陽徐解釋說，所使用的技術製造的傳感器很容易重現性好，經濟。

這是很容易複製這個毛茸茸的結構，使用標準的軟光刻工藝，他說，你可以很容易地從一個單一的矽主複製的過程稱為副本成型，這是建立在我們的領域。

約翰·羅傑斯留下深刻的印象，研究人員設計。

結合材料力學和結構佈局的觸覺傳感器技術，具有卓越的性能和整合能力，自然與皮膚表面的一類，它代表了一種巧妙的方式，他說。

他是持懷疑態度，但是，有關研究人員聲稱已經刪除了需要複雜的電子電路。

如果是真實的，多功能的人造皮膚感興趣，那麼你需要更大量和不同的東西，如不同的傳感器，電子放大器和多路復用器，有源電子器件的必要性和好處，不要走，他補充說。

該研究成果發表在“自然材料”。

關於作者

添蜗杆是一個總部設在英國的科普作家

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/jul/30/hairy-solution-to-making-sensitive-artificial-skin