引导人类未来的高端黑科技产品

 新闻资讯     |      2020-04-04

说到电子皮肤,很多人都会想到游戏。今天说的这个电子皮肤它可不是游戏里面的那个电子皮肤。它呢本身是一种电子检测装置,却具有人体皮肤的特性和功能,甚至在未来发展中还会高于人体皮肤的功能。那么这个电子皮肤采用的是什么技术?它有哪些用途呢?未来的发展前景又如何呢?今天就好好和大家分享一下这款高端的黑科技。

皮肤是人体最大的器官,它能阻挡人体之外的病菌,也能让人体感知外界的冷暖。如今,一种电子皮肤应运而生,它是一种运用柔性电子技术结合了电子学,生物学,材料学等学科的原理,研制出来的一种电磁检测装置。它的结构简单,可被加工成各种形状,能像衣服一样附着在设备表面,能够让机器人感知到物体的地点和方位以及硬度等信息。现如今很多国家也在研发中,其构成材料很多,构成也尽不相同。大部分由被称为QCT的量子隧道复合材料,PDMS(聚二甲基硅氧烷),硅胶,像日本发明的电子皮肤由橡胶、导电石墨和新型晶体管组成等等。

我们都知道我们的皮肤呢,它里面有非常精妙的复杂的生物组织,它能够非常敏锐的感知到外界的刺激,并且能把这样的刺激通过神经传递给大脑,让大脑就能够准确地分辨到底是在什么位置感受到了什么样的刺激,这个刺激的程度是怎样的等等。电子皮肤呢就是通过“岛桥结构”将其表面密布很多压力传感器和温度传感器,从而实现了感知压力能力和触觉能力。

电子皮肤采用的大部分材料都是可拉伸的柔性材料,但是一些金属和半导体材料还是不能舍弃的。科学家就用力学的结构来设计然后实现它的柔性。比如说其中被称为“岛桥结构”的一个设计,这个岛桥结构的岛上面包括很多功能元器件,将一些传感器压缩到了这个岛上,从而实现了柔软性。

电子皮肤采用了无毒且生物相容性好的超薄铁电柔性聚合物材料,透明度高,所以能很好的与人体皮肤融为一体,便于构筑成可穿戴器件;同时铁电聚合物可单独工作,不需要外加电压,解决了现有技术中工作电压高、功耗大的问题;

我们都知道皮肤在划伤以后,它可以自己过几天再长好。科学家们正在研究一种高分子材料,它被划伤以后,它在一定的条件下会恢复原有的功能和形状。19年,清华大学的一个科学实验室就研发成了一款可自愈的高分子材料。它的主要材料是由丝素蛋白和石墨烯构造成的。在划伤后,滴加一滴水就可复原,相当的神奇!

电子皮肤应用的领域非常的广,最为常见的也就是结合到人体,帮助人体感受一些感受不到的信号,一些极微弱的信号。比如光,声音等。

现在研发出的电子皮肤一般用做心电监测,还有体温监测等。已经开始初步应用了。除此之外,烧伤的,割伤的,以及残疾人员等都可借助电子皮肤进行身体机能的恢复。尤其是在代替义肢方面有很好的前发展前景。

跳出医学领域,电子皮肤无疑将是研发智能机器人领域的革命。机器人设计虽早已实现视觉和听觉等功能,并能进行一些复杂的技术操作,但由于皮肤恰恰是机器人技术研发中容易被忽视的部分,直接导致笨重的“盔甲”往往难以检测多方向的触觉三维力,难以体会拿起一个苹果或一个杯子所需力量的差异。

具备良好压敏特性和柔韧性的电子皮肤可解决机器人设计的难题,它既能帮助机器人敏感获知环境信息,又赋予了其机械灵活性。

对引导未来IT潮流的可穿戴设备,电子皮肤也大有可为。比如,我们人类到现在最成功的产品,手机,手表等。对于手机,中国科学院力学所的苏业旺教授说到:“当电子皮肤功能强大,实用性提高之后,可能会取代现在的这种电子产品的形式”。电子皮肤也是电子产品的一种,现在的电子产品大都是坚硬的,而电子皮肤是软性的。最大的好处就是它能随着人体的运动而运动。能够很好地贴合在皮肤上,从而能更好地,更灵敏地,更准确地来检测信息。

其实,电子皮肤除了给我们人本身穿上,给机器人穿上以外,还可以给一些非生物的大型的装备穿上,比如说飞机,高铁等。未来的飞机可能是变形翼飞机,就是翅膀是可动的,像鸟一样。这样的话,电子皮肤给它们穿上了之后,就可以做一些传感,包括这个表面流速,表面压力的监测,以及这个内部结构的损伤检测等。有着非常大的应用前景。

当下科技的发展给人类生活带来了很大的变化,特别是互联网大数据与人工智能使人类大多数投入其中而体验感受到其中之方便。还有不少尖端科技项目运用在工程建设方面高铁运行方面航空航海等方面。所以我们要用发展的眼光去看待科技,因为不知道通过科技的手段未来还要给我们创造出哪些惊喜。好了,今天的分享就到这里了。我们下期见!