《国外科学家开发了一种完整的软性假体电子皮肤》

  • 来源专题:新一代信息技术
  • 编译者: 张卓然
  • 发布时间:2023-06-07
  •   皮肤作为人体与周围世界的主要界面和保护层,具有重要作用,遭受皮肤损伤或者截肢的患者可能会有严重的感知-行动回路紊乱,人造皮肤可以同时模仿自然皮肤的感官反馈和机械特性,但是实现与人体无缝集成的仿生系统仍然是一大挑战。近期,斯坦福大学研究人员成功开发了一种完整的软性假体电子皮肤(e-Skin)。研究成果发表在《Science》期刊,论文标题为“Neuromorphic sensorimotor loop embodied by monolithically integrated,low-voltage,soft e-skin”。

      该研究团队开发了一种神经形态的电子皮肤系统,由可拉伸的场效应晶体管和全固态突触晶体管组成,可拉伸的有机晶体管由三层高介电常数弹性体电介质作为核心技术,提供与多晶硅晶体管相当的电气性能。该系统没有刚性的电子元件,具有低驱动电压、高电路复杂性和仿生感官反馈功能。研究人员将电子皮肤连接到活体大鼠的体感皮层,施加在传感器上的压力触发了对体感皮层的数字化输入,成功刺激了大鼠运动皮层神经元的发射。

      该电子皮肤模拟了完整的生物感觉运动回路,为下一代假肢皮肤、人机界面和神经机器人等开发奠定了基础。

      注:此研究成果摘自《Science》杂志,文章内容不代表本网站观点和立场,仅供参考。

  • 原文来源:https://www.most.gov.cn/gnwkjdt/202306/t20230605_186470.html
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    •   近年来,科学家对电子皮肤的研究已经超出了模仿人类皮肤的范围,开发出更多迷人的功能,如通过整合应变和压力刺激的交互式可视化来超越人类的感官功能。近期,香港理工大学的研究人员设计了一种能够通过人类可读结构色的交互反馈来响应复杂刺激的柔性光学/电学皮肤(OE-Skin)。研究成果发表在《ACS Nano》期刊,论文的标题为“Mechanochromic Optical/Electrical Skin for Ultrasensitive Dual-Signal Sensing”。   该研究团队通过模仿变色龙的结构颜色和蜘蛛的微裂纹结构,设计了一种高灵敏度的光/电双信号电子皮肤(OE-Skin),其能准确检测并交互反馈拉伸应变、正常压力和复杂的触觉感知。OE-Skin由一个离子电极、一个弹性介电层、一个含有光子晶体的色差层和一个导电的碳纳米管/MXene层组成。电极/电介质层起到电容式压力传感器的作用。嵌入在明胶/聚丙烯酰胺可拉伸水凝胶膜中的氧化铁?碳磁阵列机械色子晶体可以对平面内的拉伸和正常压力做出反应,实现从暗红色(680 nm)到紫色(430 nm)的全可见光谱中发出明亮的颜色切换光学信号。底层的微裂纹导电层用于超灵敏的应变感知,在300%应变的宽工作范围内,其灵敏系数(GF)高达191.8。多层OE-Skin为电容式压力感知提供了超快、准确的响应,检测极限低至65 Pa,反应速度快至126 ms,并能稳定运行5000次;同时,通过整合光学结构颜色的空间分布以及电阻和电容的电信号,OE-Skin能够以较高的时空分辨率和定量的电学数字化来可视化复杂变形的应力分布。   该研究提出的OE-Skin为下一代多功能传感器设计提供了一种新的思路。   注:此研究成果摘自《ACS Nano》杂志,文章内容不代表本网站观点和立场,仅供参考。
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    • 编译者:姜山
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    • 【环球网科技综合报道】据外媒New Atlas报道,我们已经听说过柔性电子“皮肤”可以让机器人或假肢具有类似人类的触觉。然而,现在德克萨斯大学阿灵顿分校的科学家们声称他们开发的“皮肤”比具有比人类更好的触觉敏感。 由Zeynep ?elik-Butler教授领导的团队创建的“智能皮肤”融合了数百万由0.2微米厚的氧化锌纳米棒制成的微小柔性传感器(相比之下,人类毛发直径约为40至50微米)。每个传感器都是自供电的,无需外部电压。它们中的很多都被包裹在一层耐化学和防潮的聚酰亚胺弹性层中,从而形成柔性和防水的“皮肤”。即使对聚酰亚胺施加微小的压力,该区域中的纳米棒传感器也会通过弯曲来检测压力。   因此,“皮肤”对其接触的表面变化非常敏感 - 它还可以检测温度的变化。该材料最终可以应用于机器人抓手,假肢的手指,或甚至仅仅是手持传感装置。   “这些传感器非常敏感,如果刷过部分指纹,该技术可以帮助确定那个人是谁,”?elik-Butler表示。“正如我的学生所说的那样,想象一下人们能够通过这个机器人确定一个人的身份的场景。”