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據(jù)發(fā)表在最新一期《科學(xué)》雜志上的論文報(bào)道，美國(guó)斯坦福大學(xué)研究人員首次展示了一種多層薄膜傳感器，這種人造電子皮膚可在愈合過(guò)程中自動(dòng)重新排列。這是模仿人類(lèi)皮膚的關(guān)鍵一步。這一進(jìn)步預(yù)示著一個(gè)機(jī)器人和假肢新時(shí)代或?qū)⒌絹?lái)，未來(lái)它們將擁有類(lèi)似人類(lèi)觸覺(jué)的自愈合成材料制造的“皮膚”。
斯坦福大學(xué)博士生克里斯·庫(kù)珀表示，人類(lèi)皮膚有很多層，在愈合過(guò)程中分工相當(dāng)明確有序，每一層都會(huì)有選擇地自行愈合，以恢復(fù)整體功能。而新電子皮膚層可以模仿這一點(diǎn)，它也是由層組成的。它剛剛進(jìn)化出免疫機(jī)制，通過(guò)涉及分子識(shí)別和信號(hào)傳遞的復(fù)雜過(guò)程，重建具有原始分層結(jié)構(gòu)的組織。
研究人員介紹說(shuō)，多層人造皮膚具有各自不同的功能層，每層薄至1微米，甚至更薄。10層或更多層堆疊在一起的厚度不超過(guò)一張紙。有的層可能感覺(jué)到壓力，有的層感覺(jué)溫度，還有的層具有張力。不同層的材料可以被設(shè)計(jì)成具有感應(yīng)熱、機(jī)械或電氣變化的特性。
這種人造皮膚為何能自動(dòng)重新修復(fù)？秘密就在每層的主干都是由長(zhǎng)分子鏈組成的，這些長(zhǎng)分子鏈通過(guò)動(dòng)態(tài)氫鍵定期連接，就像將DNA鏈的雙螺旋連接在一起的分子鏈一樣，這使得材料可以重復(fù)拉伸而不會(huì)撕裂。
研究人員使用了聚丙二醇和聚二甲基硅氧烷，這兩種聚合物及其各自的復(fù)合材料是不混溶的，氫鍵使它們彼此很好地黏合在一起，從而創(chuàng)建了耐用的多層材料。
這兩種聚合物的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)加熱時(shí)，它們會(huì)變軟并流動(dòng)，但冷卻時(shí)會(huì)凝固。因此，通過(guò)加熱人造皮膚，研究人員能夠加快愈合過(guò)程。在室溫下，愈合可能需要長(zhǎng)達(dá)一周的時(shí)間，但當(dāng)加熱到70℃時(shí)，約在24小時(shí)內(nèi)可愈合。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)，這兩種材料在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)對(duì)外部應(yīng)力具有與真人皮膚一般的黏性和彈性。
【總編輯圈點(diǎn)】
棱角分明、材質(zhì)堅(jiān)硬、缺乏柔性……如果你仔細(xì)觀察我們身邊的各種電子和機(jī)器設(shè)備，會(huì)發(fā)現(xiàn)它們絕大多數(shù)都有這個(gè)共同特征。就連用來(lái)提供陪伴或咨詢(xún)服務(wù)的人形機(jī)器人，其外表也是硬邦邦、冷冰冰的，多少與其“身份”有點(diǎn)不太契合。柔性材料領(lǐng)域的科學(xué)家們就是盯準(zhǔn)了這個(gè)痛點(diǎn)，他們?cè)噲D“以柔克剛”，用柔性的、貼合的甚至接近人類(lèi)皮膚的材料，讓電子器件和智能終端變得更有溫度、更加好用。
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