電子皮膚，你想試試嗎？

健康中國health.china.com.cn　時間： 2013-12-02 　 來源： 科技日報

　　近年來，美、日、德、中等國研究人員各自開發出觸感細微的電子皮膚，並已解決了其互動性、延展性等技術難題。請關注——

　　人造電子皮膚取代真皮移植？或許不久後，這將成為現實，不再是癡人説夢。

　　近年來，美、日、德、中等國研究人員各自開發出觸感細微的電子皮膚，並已解決了其互動性、延展性等技術難題。科學家斷言，除了醫學植皮，電子皮膚更能在機器人設計、可穿戴設備、人工智慧等領域大展身手。

　　跟“切膚之痛”説再見

　　在古代亞洲和歐洲，“割肉補瘡”有近2500年的歷史，只不過考慮當時的醫療和麻醉水準，這似乎更是一種酷刑。現代植皮手術最早出現在19世紀末。數據顯示，全世界每年接受皮膚移植的患者人數近20萬，存在不可恢復性皮膚創傷且尚未接受植皮手術的患者總數超過400萬。

　　對皮膚組織的不可修復性損壞，考慮到身體排斥性反應，植皮幾乎是唯一選擇。醫生主要靠切取患者自身或他人皮膚進行移植修復，難以忍受疼痛不説，還會在患者取皮部位留下新創傷，身體和心靈的創痕往往難以磨滅。

　　此外，大面積皮膚損傷患者的植皮來源也是問題。移植後的皮膚十分脆弱，還存在觸覺減弱、免疫力下降等後遺症。在各國科學家的努力下，超倣真電子皮膚模型正在成熟。如果投入人體試驗，這將是患者的福音。

　　超倣真不是夢

　　電子皮膚模擬、還原甚至取代機體皮膚，首先要具備感覺和觸覺，即與人體皮膚一樣感知不同外界壓力，暢通傳導觸覺信號的最基本功能。

　　早在2003年，日本東京大學的研究團隊利用低分子有機物——並五苯分子製成薄膜，通過其表面密布的壓力感測器，實現了電子皮膚感知壓力。

　　時隔兩年，該研究團隊又在特殊塑膠薄膜中重疊嵌入分別感知壓力和溫度的兩組電晶體，在電晶體電線交叉的位置使用微感測器記錄電流起伏，可判斷出日常溫度和每平方釐米300克以上的壓力。此外，這種電子皮膚成本相當廉價，每平方米只需100日元（約1美元）。

　　美國加州大學伯克利分校研究團隊設計出的電子皮膚，可辨別更細微的壓強，這種由聚合樹脂和敏感橡膠覆蓋鍺硅混合奈米線製成的皮膚，可感知50克以下的細微壓力。

　　隨著尖端材料科學研究的深入，石墨烯、碳奈米等特殊材料因超輕薄、韌性強、電阻率小等優良特性，被科學家認為是電子皮膚的優良“基底”。例如，由中國研究人員使用碳奈米管感測器製成的高靈敏度皮膚，甚至可感知到20毫克螞蟻的重量。

　　英國康橋大學的研究人員，也正在嘗試將隨意拉伸和變形的電路移植到透明的彈性硅膠上，力圖賦予電子皮膚更多近似人體皮膚的物理特性。按照設計，這種電子皮膚可包裹四肢與手臂，有望應用於皮膚移植。

　　然而，電子皮膚真正移植于機體前，還要考慮皮膚內部的生理功能與結構問題。電子皮膚如何才能與周圍正常皮膚的神經、肌肉、淋巴及腺體等和諧共生？如何將感知的觸覺反饋給神經細胞，並接受神經精確無誤的指令傳輸？這都是科學家們下一步努力的方向。

　　皮膚搭起“橋梁”

　　電子皮膚的應用絕不局限在醫學領域，同3D列印、大數據等創新科技成果一樣，電子皮膚將為某些領域帶來質的改變。

　　目前，即便世界上最逼真、最倣生的義肢，也難以實現觸覺的突破。具有觸感能力的電子皮膚，卻完全能使假肢理解觸摸、彎曲或按壓等動作，幫助配有假肢的人恢復感覺。

　　跳出醫學領域，電子皮膚無疑將是研發智慧機器人領域的革命。機器人設計雖早已實現視覺和聽覺等功能，並能進行一些複雜的技術操作，但由於皮膚恰恰是機器人技術研發中容易被忽視的部分，直接導致笨重的“盔甲”往往難以檢測多方向的觸覺三維力，難以體會拿起一個蘋果或一個杯子所需力量的差異。

　　具備良好壓敏特性和柔韌性的電子皮膚可解決機器人設計的難題，它既能幫助機器人敏感獲知環境資訊，又賦予了其機械靈活性。

　　對引導未來IT潮流的可穿戴設備，電子皮膚也大有可為。作為一種可嵌入或覆蓋人體的高精尖設備，未來不需要給慢性病患佩戴電子監視設備來跟蹤心率、血壓、血糖等指標，電子皮膚就是人體健康最好的指示標。

　　例如電子皮膚與智慧手錶和腕帶等結合，只需要把電子皮膚輸出的電學圖形信號加以比對分析，就可實現“智慧把脈”。科學家還設想，利用裝有電子皮膚的設備監測咽喉部肌肉運動産生的微弱壓力變化，完全可將壓力變化信號轉化為語音，為聾啞人群充當“傳聲筒”。

　　電子皮膚正在超越皮膚本身的屬性。從技術趨勢來看，電子皮膚為假肢製造、機器人設計、可穿戴設備等領域搭起了橋梁。