斯坦福大學的研究人員開發出可伸縮的觸敏電子設備

最新 07-21

斯坦福研究人員通過將「人造皮膚」的概念提升到新的水平，為電子技術的發展奠定了基礎，不僅展示了可以感受瓢蟲觸感的可拉伸電路，而且展示了大規模生產這種電路的製造工藝。

使用類似皮膚的材料製作的像素化電子設備符合手的複雜曲線。

（圖片來源：L.A. Cicero）

在人類理解世界的眾多方式中 - 我們的眼睛，耳朵，鼻子和嘴巴 - 沒有什麼比我們的觸覺和多才多藝的手更不受重視。由於我們敏感的指尖，我們可以在觸摸火焰之前感受到熱量，或感受到新生兒臉頰的柔軟。

但是四肢不健全的人生活在一個沒有觸摸的世界裡。恢復這種感覺似乎是斯坦福化學工程師Zhenan Bao長達數十年來創造可拉伸的電子敏感合成材料的動力。有朝一日，這樣的突破可以作為假肢的皮膚狀覆蓋物。但在短期內，這種相同的技術可能成為新型柔性電子產品發展的基礎，與剛性智能手機形成鮮明對比，我們許多人小心翼翼地將這些智能手機放在我們的後袋中。

在2月19日的自然雜誌中，BAO和她的團隊描述了兩個技術第一，可以實現這個20年的目標：創建一個可伸縮的聚合物電路，集成觸摸感測器，以檢測瓢蟲人工的微妙足跡。雖然這項技術成就是一個里程碑，但第二個也是更實際的進步是大規模生產這類新型柔性可拉伸電子產品的方法--- 這是邁向商業化道路的關鍵一步，BAO說。

「對合成皮膚和柔性電子產品的研究已經走過了漫長的道路，但直到現在還沒有人能夠證明可以可靠地製造可拉伸電路。」BAO說。

BAO希望製造商有朝一日能夠生產嵌入各種感測器的聚合物電子板，並最終將這些靈活的多用途電路與人的神經系統連接起來。這種產品類似於我們稱之為人類皮膚的極其複雜的生化感測網路和表面保護「材料」，它不僅可以感知觸摸，還可以感知溫度和其他現象。但早在人造皮膚成為可能之前，自然雜誌中報道過將能夠創造可摺疊，可拉伸的觸摸屏，電子服裝或用於醫療的皮膚狀貼片。

逐層製造

BAO說，他們的生產過程涉及幾層新型聚合物，一些提供材料的彈性，另一些提供複雜圖案的電子網格。同時也可用作隔離電子敏感材料的絕緣體。生產過程中的其中一個步驟涉及使用噴墨印表機在某些層上塗漆。

「我們已經設計了所有這些層和它們的活躍元素，以完美地協同工作，」該論文的共同主要作者，博士後學者Sihong Wang說。

該團隊已經成功地將其材料製作成大約兩英寸方形，包含超過6,000個單獨的信號處理設備，就像合成神經末梢。所有這些都封裝在防水保護層中。