这种人造皮肤像真皮肤一样擦伤,可以用于义肢和机器人感知损伤

像真皮肤一样的人造皮肤擦伤
图片来源:ACS

当一个人的胳膊肘撞到墙上时,他们不仅会感到疼痛,而且可能会出现瘀伤。机器人和假肢没有这些警告信号,这可能会导致进一步的伤害。现在,香港中文大学(Chinese University of Hong Kong)的研究人员已经开发出一种人造皮肤,它可以有效地显示是否发生了损伤,就像我们的皮肤自然擦伤一样。研究人员将他们的发明发表在ACS应用材料与接口

相关的人工皮肤可以增强触觉,提供实时触觉反馈

科学家已经开发出许多不同类型的电子皮肤,或称电子皮肤,可以通过电子传输感知刺激。然而,这些电导体并不总是具有生物相容性,这可能会限制它们在某些类型的假肢上的使用。相比之下,离子皮肤(i -skin)使用离子作为电荷载体,类似于人类皮肤。与电子皮肤相比,这些离子导电性水凝胶具有优异的透明度、可拉伸性和生物相容性。张奇、朱世平和他的同事们想要开发一种i型皮肤,它除了能在外力作用下记录电信号的变化外,还能改变颜色,模仿人体瘀伤,报告ACS

研究人员制作了一种含有螺吡喃分子的离子有机水凝胶,在机械压力下,它的颜色会从淡黄色变为蓝紫色。在测试中,凝胶在拉伸或压缩时出现了颜色和导电性的变化,紫色保持2-5小时后又变回黄色。

一个大学校园
香港中文大学(图片来源:Jundouchen, Wikimedia Commons)

然后,研究小组将i型皮肤粘在志愿者身体的不同部位,如手指、手和膝盖上。弯曲或拉伸会引起电信号的变化,但不会造成瘀伤,就像人类的皮肤一样。然而,强力而反复的按压、击打和捏捏会产生颜色的变化。研究人员说,I-skin在电子和光信号方面的反应与人类皮肤类似,为检测假体设备和机器人的损伤提供了新的机会。

作者获得国家自然科学基金、广东省创新创业团队引进计划、深圳市科技计划、2019年中央引导地方科技发展专项计划:环境净化功能材料研究平台、深圳市先进材料产品工程重点实验室和香港中文大学-深圳校长基金资助。

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美国化学学会(ACS)是由美国国会批准成立的非营利组织。ACS的使命是推动更广泛的化学事业及其从业者,为地球和所有人类造福。

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