电子皮肤让假肢也有触觉！

　　在斯坦福大学鲍哲楠的实验室，研究人员们正在研发新材料以制造有触觉的假肢。

　　人类的手部有一万七千个触觉传感器，这些传感器能帮助我们拾起东西并与物理世界相连。一个假肢的手或脚则完全没有知觉。

　　鲍哲楠希望通过用电子皮肤包裹假肢来改变这种状况。电子皮肤能感知到压力、被割伤时能自愈，且能处理感知的数据。这是未来有一天假肢能够与神经系统相 连并传送触觉的关键一步。即使这个目标暂时还不能实现，但这种柔软且附着力好的电子皮肤也可以让截肢患者及烧伤患者进行更多的日常工作，比如捡起一些小东 西，而且这种皮肤很可能帮助患者减轻幻肢痛。

　　鲍哲楠 

　　为了模仿并在某些方面超过人体手部的皮肤性能，鲍哲楠一直在重新思考电子材料可以是什么样的。电子皮肤应该不只对压力敏感，还要轻便、耐久、弹性好、 柔韧且能自愈——就像真实的皮肤一样。它的价格应该是相对便宜的，能够一大张地制作出来，包裹着整个假肢。但传统的电子材料不具备以上任何一项特点。

　　自2010年以来，鲍哲楠（2003年《麻省理工科技评论》选出的35岁以下创新者）一直致力于电子皮肤的研究。她不得不为每种电子元件创造出新的化学配方，用柔软的有机分子、聚合物及纳米材料取代硅之类的刚性材料。

　 研究人员在一张类似贴纸的弹性橡胶上制作晶体管。当玻璃上的橡胶被撕下来时，它粘起了一层半导体碳纳米管，这将形成电子开关的激活区域。 

　　　　一片涂着绝缘材料的薄片将用于关掉弹性晶体管。在这个机械内部，一个小平台将使薄片旋转，使其成为又薄又光滑的薄膜。 

　　　　这个有弹性的晶体管由碳纳米管、电子聚合物及纳米银颗粒墨水制成。它可用于处理来自触觉传感器数据的电路中。 

　　鲍哲楠的课题组使用了高弹性的橡胶材料，它的受力及回复力与人类皮肤相似。有时她的团队会将电子材料混入橡胶中，有时又会将其置于橡胶顶部。为了制造 一个触觉传感器，研究人员把导电的碳材料混入。当材料受力时，导电橡胶膜中的电压就会发生改变。同时，鲍哲楠的课题组发现，用特定模式的微尺度锥体覆盖触 觉传感器能够增加它们的触觉敏感度——就像我们指纹上螺旋一样。根据这种设计做出来的传感器具备至少和我们手部皮肤一样敏感度。她的课题组还将晶体管、电 引线和其他组件印在橡胶皮肤上，做成有弹性的电流回路，把触觉传感器上的数据传递到假肢手部。

　　　　装着纳米银颗粒墨水的喷枪可通过模板将电触头和电线喷绘上去。在显微镜下，触觉传感器上细小的角锥体清晰可见。这些五十微米宽的特色结构增进了敏感度，就像我们隆起的指纹上一样。 

　　　　这个木制假手上的每个指尖都装上了有弹性的触觉传感器，它们连着的电线能将数据传往手掌中灵活的电子控制中心。 

　　眼下，鲍哲楠正在研发一些更奇妙的材料。她开发出的一种高分子材料比人的皮肤更有弹性，能被拉伸到自身长度的100倍而不受损坏。这种材料被割伤时可以自动愈合，并不需要加热或其他触发物。它还能作为一种较弱的人造肌肉，在施加电场时延展或收缩。

　　这种材料模拟了人体皮肤两个最重要的特征：伸缩和自愈 

　　研究人员将此橡胶材料切成两半，不到一分钟，他们就连成一体了 

　　这种能自愈的材料可以被拉伸到远超人体皮肤的程度并不会断裂 

　　在有了这些基础材料及设计以后，鲍哲楠正在开发同样具有自愈及伸展性能的半导体和其他电子材料。但是仅仅彻底改造电子材料还是不够的，这些人造肌肤产 生的数据还需要以人体可理解的格式传送到神经系统。鲍哲楠课题组当前还在开发能将信号传导至神经系统的电路方案，这样未来某一天电子肌肤就不仅能帮助截肢 病人恢复灵巧，还能让他们重获抚摸爱人的感觉。