新型人造皮膚問世可感受溫度和濕度變化

　　以色列理工學院的一個科研團隊的研究人員利用微小的金屬粒子和樹脂制造出了一種新的柔性傳感器。如果科學家們能夠將附有新型傳感器的電子皮膚運用到義肢上，那么義肢就有可能感覺到周邊的環境的變化。這一項新研究發表在6月份出版的 ACS Applied Materials & Interfaces期刊上。

　　這個新發明的最大特點就是傳感器可以同時檢測到三種數據的變化。目前的電子皮膚只能檢測到環境壓力的改變，但是這個科研團隊的發明可以讓電子皮膚在具有觸覺的同時“也可以感應到濕度和溫度的變化，而在此之前，只有真正的皮膚才擁有這樣的功能” ，研究小組的組長Hossam Haick教授說。此外，新的電子皮膚系統對于觸碰感應的靈敏度比現有的電子皮膚高至少10倍。

　　研究人員對于柔性傳感器的研發一直充滿興趣，但這項技術卻無法被真正的運用到實際中。若要被廣泛運用，一個柔性傳感器必須滿足以下要求：能在低電壓(與便攜式設備的電池兼容)下運行，能感受較大范圍的壓力，能同時測量多個指標例如濕度、溫度、壓力和化學物質的存在。除此之外，這些傳感器還必須具有快速、簡單的生產流程和較為低廉的生產成本。

　　這個研究團隊發明的傳感器已經擁有了這些品質。奧秘就在于他們所使用的是直徑只有5 - 8納米的單層覆蓋納米粒子。傳感器的核心由金制成，外圍被一種稱為“配體”的起連接作用的分子包圍。事實上,“單層覆蓋納米粒子就像一朵花，黃金或金屬納米粒子是花芯，單層有機配體是花瓣，保護著花芯,” Haick說。

　　研究團隊發現當把這些納米顆粒都放在一個襯底上面——在這里底襯由 PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)制成——底襯的彎曲程度就可以決定傳感器內部的電荷變化(彎曲運動使部分粒子彼此靠近，在某種程度上加速了電子在這些粒子間的傳遞) 。這個電學性質意味著傳感器可以檢測到較大范圍的壓力變化。“傳感器是非常穩定的, 可以在安裝在任何物體表面的同時保持性能穩定” ,以色列Sheba醫學中心的Nir Peled博士說。

　　通過改變襯底的厚度以及材質，科學家們可以對傳感器的靈敏度進行調整。因此我們可以根據需要定做不同靈敏度的傳感器，讓它們執行的不同的任務,例如檢測橋梁張力和發動機的板疊間隙。

　　Peled博士表示，“Haick教授和他的團隊研發的人造皮膚是生物傳感器領域的一個突破，它將納米技術運用到了臨床診斷中。”

　　電子皮膚簡介

　　2011 年，一種可以像人類皮膚一樣感知外部壓力和傳導觸覺信號的電子皮膚在美國問世。經實驗室測試，這種電子皮膚幾乎可以和人體皮膚一樣感知不同的外部壓力，以相同速度傳導觸覺信號。電子皮膚的基礎體是一種聚合樹脂制成的膠片，膠片表面有黏性，覆蓋有發揮信號感知和傳導作用的一種鍺硅混合納米線，而后在納米線上安裝納米級傳感器，再覆蓋以一種對壓力敏感的橡膠。

　　隨后，美國斯坦福大學的科學研究團隊用另一種工藝也制造出一種人造皮膚，這種人造皮膚由覆蓋傳感器的一種特殊橡膠制成，這種橡膠在獲得外部壓力時可改變內部密度，從而傳導不同的觸覺信號。

　　電子皮膚的問世是臨床醫學的福音，一些移植學人士看好這項技術，認為它今后可以運用于皮膚移植，或用于改進沒有感知力的假肢。隨著透明和可拉伸電子皮膚的相繼出現，以及與新型生物傳感器的結合運用，人造電子皮膚與人類皮膚的功能將越來越接近。