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靈敏度比真實的高千倍,“智能皮膚”可探測微生物
2022-06-13 10:52:07   來源: 科技日報

歷經(jīng)6年努力,意大利和奧地利研究人員開創(chuàng)性地研發(fā)出一種三合一混合材料,被稱為新一代“智能皮膚”。其靈敏度是真實皮膚的1000倍,能探測觸覺、溫度、水分甚至微生物,有助促進靈敏機器人和智能假肢的研發(fā)。相關研究發(fā)表于最近的《先進材料技術》雜志。


科克萊特團隊成功研制出下一代智能皮膚。
圖片來源:美國《新聞周刊》網(wǎng)站相關報道

最新研究負責人、意大利科學家安娜·瑪麗亞·科克萊特領導奧地利格拉茨理工大學固態(tài)物理研究所團隊研制的這款智能皮膚,每平方毫米擁有2000個獨立傳感器,比人類指尖更靈敏。每個傳感器內部是以水凝膠形式存在的智能聚合物,外殼是壓電氧化鋅。

科克萊特解釋道:“水凝膠可以吸收水分,在濕度和溫度發(fā)生變化時膨脹。在此過程中,水凝膠對壓電氧化鋅施加壓力,壓電氧化鋅通過電信號響應此壓力和所有其他機械應力。這種超薄材料能以極高的空間分辨率同時對力、水分和溫度作出反應,并發(fā)出相應的電子信號,這種擁有多傳感器特性的材料是智能人工材料技術領域的‘圣杯’?!?/p>

據(jù)悉,第一批人造皮膚樣本的厚度為6微米,而人表皮的厚度為0.03—2毫米。人造皮膚還可做得更薄。此外,人類皮膚可感知約1平方毫米大小的物體,人造智能皮膚的靈敏度為人類皮膚的1000倍,可以探測微生物等更小的對象。


新研制的智能皮膚是一種薄晶圓材料,可同時對力、水分和溫度的影響作出反應,并發(fā)出相應的電子信號。
圖片來源:美國《新聞周刊》網(wǎng)站相關報道

研究人員表示,他們首次結合3種物理化學方法:水凝膠材料的化學氣相沉積、氧化鋅的原子層沉積和聚合物模板的納米印刷光刻,研制出了這種智能皮膚。智能皮膚有望應用于諸多領域。如在醫(yī)療保健領域獨立檢測微生物并給出相關報告,還可用于能感知溫度或濕度的人體假肢,能更靈敏地感知環(huán)境的機器人等。

這種智能皮膚的核心部件使用基于蒸汽的制造工藝生產而成,這一工藝目前已經(jīng)很成熟,因此智能皮膚很容易擴展。研究團隊目前正在優(yōu)化該皮膚的特性,希望擴大材料反應的溫度范圍,提高其柔韌性。


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