斯坦福大學的鮑哲南團隊通過將 '人造皮膚' 的概念推上了新高度給電子元件的發展奠定了基礎, 他們不但展示了可以感受到瓢蟲腿兒的精密可拉伸電子元件, 並且展示了能夠大規模製造這種元件的工藝. 人類可以通過多種方式感受這個世界, 我們的視覺, 聽覺, 嗅覺, 味覺, 還有觸覺. 我們通過雙手對這個世界的感知得益於我們敏感的指尖, 在我們觸碰火焰之前, 就可以感受到它的熱度, 也可以感受得到新生兒面部的嬌嫩和柔軟.
但是對於那些佩戴假肢的人群來說, 則失去了這樣的能力. 來自斯坦福大學的鮑哲南教授領導團隊多年以來一直致力於進行 '有觸覺' 的 '人造皮膚' 的開發. 其實, 這是一種獨特的電子元件, 它可以被拉伸, 利用敏感的電子材料製成, 能夠感受到微小的壓力帶來的電流變化.
在19日發表在《Nature》上的文章中, 團隊描述了兩項技術上的突破: 第一是她們創造了一個可伸縮的聚合物電路, 用整合的觸覺感測器可以檢測一個人造的小蟲的微弱的足跡. 雖然這項技術成就本身就是一個裡程碑, 但第二個則是更為實際的進展, 是一種大規模生產這種新型柔性, 可伸縮電子原件的方法——這是商業化道路上的關鍵一步.
'對人造皮膚和柔性電子產品的研究已經取得了很大的進展, 但直到現在還沒有人證明可靠地生產可拉伸電路的過程. ' Bao說.
該團隊實現了數層聚合物的完美整合, 它們其中一些提供了裝置的可拉伸性, 其他的作為絕緣體隔離電子敏感材料. 其中有一個環節, 他們使用了噴墨印表機, 在特定的塗層上進行電路繪製. 該團隊已經成功地將其材料做成了大約兩英寸的正方形, 其中有6000多個獨立的訊號處理裝置, 就像合成神經末梢一樣. 所有這些都封裝在防水保護層中.
這個原型可以被拉伸到原來的尺寸的兩倍, 同時又能保持它在沒有裂縫, 分層或褶皺的情況下導電的能力. 為了測試耐久性, 研究小組對樣本進行了超過1000次的拉伸, 但沒有造成明顯的損傷或靈敏度下降. 當研究人員將他們的樣本粘在人手上這種不規則的表面時, 效果也依然非常好.
有一天, 在假肢的表面, 可能就會由這種柔性電子材料覆蓋, 但是在此之前, 這項技術可能為我們帶來新的柔性電子設備, 對現有的剛性電子設備帶來革命性的改變.
