多功能電子皮膚或讓機器人擁有觸覺

  為機器人穿上一層智能電子皮膚，也許它們可以像人一樣感知環(huán)境，在更多的場景里幫助人類開拓未知疆域。3月28日，記者從東南大學(xué)獲悉，該校團隊近日研發(fā)出一款可以感知溫度、壓力、濕度等環(huán)境信息，同時具備可拉伸、自愈合、抗菌性等特性的全屬性凝膠電子皮膚。相關(guān)成果在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《美國化學(xué)學(xué)會·納米》。

  “所謂電子皮膚，指的是一種像皮膚一樣柔軟、呈弱酸性、能抑菌、自愈合的特殊材料。在通電的情況下，它還能感知環(huán)境的溫度、壓力、濕度等信息。”該論文第一作者、東南大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院博士段升順一邊向記者解釋，一邊用手托著一條細(xì)軟的材料。它看上去像膠條，但比膠條柔軟許多，擁有跟皮膚一樣的細(xì)膩、濕潤感。

  “一直以來，電子皮膚研究面臨的最大難點在于，大家找不到合適的復(fù)合材料，以同時實現(xiàn)類似人類皮膚的物理化學(xué)屬性和刺激感知屬性。”段升順解釋，此次研究中，他們以蠶絲為基礎(chǔ)材料，再添加部分關(guān)鍵制劑，研制出這款特殊的電子皮膚。

  “蠶絲是一種蛋白材料，很柔軟。我們在其中加入具有吸水特性的鈣離子、呈弱酸性的氫離子，和對環(huán)境刺激比較敏感的二維納米材料進(jìn)行合成。”段生順介紹，成型后的這款電子皮膚，可修復(fù)、可降解，有一定的弱酸抑菌性、能防火，也能感知10千帕以下的壓力、-20—80攝氏度的溫度等環(huán)境信息。

  “而且，電子皮膚還有自愈合能力。如果被劃傷，也不需要借助膠水黏合，可以把另一片電子皮膚像創(chuàng)可貼一樣貼在上面，完成皮膚移植。”段生順說。

  電子皮膚是一種觸覺傳感器，被視為關(guān)鍵“卡脖子”技術(shù)。該論文共同通訊作者、東南大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院副院長吳俊介紹，目前電子皮膚研究面臨兩大挑戰(zhàn)，一是亟須提升單個器件性能的穩(wěn)定性，二是需要將多種功能進(jìn)行集成耦合。

  “值得期待的是，電子皮膚的應(yīng)用前景廣闊。”吳俊表示，現(xiàn)有機器人往往依賴視覺感知環(huán)境、作出決策，如果機器人能有強大的觸覺感知能力，即使被蒙上“眼睛”，或者身處黑暗，也能感知環(huán)境。機器人視觸結(jié)合的環(huán)境認(rèn)知能力在復(fù)雜作業(yè)場景中，將具有巨大應(yīng)用價值。（記者金鳳）