科学家开发新型电子皮肤 使用微小的磁性毛发来感知触摸

人体最大的器官--皮肤在促进我们的触觉方面起着关键作用,但它的敏感性很难在人造皮肤上复制。现在,研究人员已经开发出一种新型的电子皮肤(e-skin),它含有微小的嵌入式毛发,可以精确感知触摸和移动方向。

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电子皮肤是具有电子特性的薄膜材料,使其能够执行自然人类皮肤的一些功能,如记录触摸、压力、温度甚至疼痛。这些人造皮肤可能对重大受伤后需要移植的病人有用,或者为假肢和机器人提供更先进的触觉。

在这项新研究中,来自德国开姆尼茨工业大学和德累斯顿莱布尼茨固体与材料研究所 (IFW) 的研究人员开发了一种含有新型传感器的电子皮肤,使其对触摸特别敏感。这一突破来自于对人类触觉中一个重要但被忽视的因素的模仿--皮肤内的微小毛发。

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科学家们将微小的磁性毛发嵌入到一种弹性材料中,以制造他们的电子皮肤。与天然毛发一样,这些人造毛发有球状的根部,位于电子皮肤的表面之下,当上面的毛发被触碰时,它们会移动。这些根部的每一个都被一个三维磁性传感器所包围,允许实时跟踪根部的确切位置。这使得整个传感器矩阵不仅能记录下头发被触摸的情况,还能记录下触摸在电子皮肤上的方向。

该团队表示,这些磁性传感器可以相当容易地制成散装片。然后,它们可以通过一个被称为微型折纸的过程,自行折叠成3D盒子,以容纳发根。

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该研究的第一作者Christian Becker说:“我们的方法允许在三维空间中精确排列功能传感器元件,可以在平行制造过程中大规模生产。这样的传感器系统极难通过既定的微电子制造方法产生。”

这项研究发表在《自然-通讯》杂志上。

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