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2023年03月21日 | 全方位拉伸亦能保持灵敏度，仿生电子皮肤像鳄鱼皮般柔韧
2023-03-21 来源：科技日报
材料科学学术期刊《Small》封面。
图片来源：浦项科技大学
开发具有多种感官的电子皮肤对于康复、医疗保健、假肢和机器人技术等诸多领域都至关重要。这项技术的关键之一是可拉伸压力传感器，它可检测各种类型的触摸和压力。最近，韩国浦项科技大学和蔚山大学的联合团队受鳄鱼皮启发，创造出一种全方位可拉伸压力传感器。研究结果以封面论文形式发表在最近的《Small》杂志上。
鳄鱼具有非凡的感知能力，能探测小波浪和猎物的方向，这是通过其皮肤上的极其复杂且敏感的感觉器官实现的。该器官由半球形的感觉凸起组成，以重复的方式排列，之间有皱纹铰链。当鳄鱼移动身体时，铰链变形，而感觉部分不受机械变形的影响，使鳄鱼在水下游泳或捕猎时对外界刺激保持异常敏感。
研究团队从鳄鱼皮独特的感觉器官中汲取灵感，开发出带有微型圆顶和皱纹表面的全向可拉伸压力传感器。
通过发明一种带有细小皱纹的半球形弹性聚合物，其中包含长纳米线或短纳米线，研究人员创造了一种性能优于目前压力传感器的设备。其他传感器在机械变形时会失去灵敏性，但新型传感器表面细小的皱纹结构，受压时会展开，在一个方向拉伸高达100%和两个不同方向拉伸高达50%时，都能对压力保持异常敏感。
为了评估其性能，研究人员将传感器安装在塑料鳄鱼身上并将其浸入水中。有趣的是，安装的传感器也能够检测到小水波，成功复制了鳄鱼感觉器官的感知能力。这一新装置适用于广泛的可穿戴设备，如假肢压力传感器、柔性机器人电子皮肤、虚拟现实、增强现实和人机界面等。
提到鳄鱼，虽然大多数人没上手摸过，但总下意识认为它的皮肤应该挺粗糙。实际上，鳄鱼皮上那些斑点状的隆起中，布满神经末梢，它非常敏感，能帮助鳄鱼感觉到水流的微小变化。你以为皮肤只是它的铠甲，但其实也是它重要灵敏的器官。受鳄鱼皮启发，科研人员采取“褶皱+隆起”的结构，开发出全方位可拉伸压力传感器，模拟鳄鱼皮肤的能力。它可感受来自各个方向的细微压力变化，嵌入电子皮肤，用于可穿戴设备，改善这些产品的功能。
史海拾趣
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