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(shí)皮膚的1000倍，能探測觸覺、溫度、水分甚至微生物，有助促進(jìn)靈敏機(jī)器人和智能假肢的研發(fā)。相關(guān)研究發(fā)表于最近的《先進(jìn)材料技術(shù)》雜志。
最新研究負(fù)責(zé)人、意大利科學(xué)家安娜·科克萊特領(lǐng)導(dǎo)奧地利格拉茨理工大學(xué)固態(tài)物理研究所團(tuán)隊(duì)研制的這款智能皮膚，每平方毫米有2000個(gè)獨(dú)立傳感器，比人類指尖更靈敏。每個(gè)傳感器內(nèi)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(shí)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(yīng)此壓力和所有其他機(jī)械應(yīng)力。這種超薄材料能以極高的空間分辨率同時(shí)對力、水分和溫度作出反應(yīng)，并發(fā)出相應(yīng)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(shù)領(lǐng)域的‘圣杯’。”
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。
研究人員表示，他們首次結(jié)合3種物理化學(xué)方法：水凝膠材料的化學(xué)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(yīng)用于諸多領(lǐng)域。如在醫(yī)療保健領(lǐng)域獨(dú)立檢測微生物并給出相關(guān)報(bào)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(jī)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(chǎn)而成，這一工藝目前已經(jīng)很成熟，因此智能皮膚很容易擴(kuò)展。研究團(tuán)隊(duì)目前正在優(yōu)化該皮膚的特性，希望擴(kuò)大材料反應(yīng)的溫度范圍，提高其柔韌性。
【總編輯圈點(diǎn)】
人類對機(jī)器人的期待不僅僅局限于讓它們會說話、能活動，這只是“局部”的智能而已。如果它們像人一樣，有嗅覺、有觸覺、能感知，甚至能思考，那就離真正的智能又近一步，也更符合我們對智能的理解。這項(xiàng)研究開發(fā)出的智能皮膚，就是讓機(jī)器人更加智能的途徑之一。值得一提的是，這種智能皮膚比人的皮膚更靈敏、更強(qiáng)大，充分發(fā)揮出智能傳感的巨大優(yōu)勢。(記者劉霞)
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