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“智能皮肤”可探测微生物

灵敏度比真实的高千倍

稿件来源:科技日报 刘霞 责任编辑:ICAC 发布时间:2022-06-13

  历经6年努力,意大利和奥地利研究人员开创性地研发出一种三合一混合材料,被称为新一代“智能皮肤”。其灵敏度是真实皮肤的1000倍,能探测触觉、温度、水分甚至微生物,有助促进灵敏机器人和智能假肢的研发。相关研究发表于最近的《先进材料技术》杂志。

  最新研究负责人、意大利科学家安娜·科克莱特领导奥地利格拉茨理工大学固态物理研究所团队研制的这款智能皮肤,每平方毫米有2000个独立传感器,比人类指尖更灵敏。每个传感器内部是以水凝胶形式存在的智能聚合物,外壳是压电氧化锌。

  科克莱特解释道:“水凝胶可以吸收水分,在湿度和温度发生变化时膨胀。在此过程中,水凝胶对压电氧化锌施加压力,压电氧化锌通过电信号响应此压力和所有其他机械应力。这种超薄材料能以极高的空间分辨率同时对力、水分和温度作出反应,并发出相应的电子信号,这种拥有多传感器特性的材料是智能人工材料技术领域的‘圣杯’。”

  据悉,第一批人造皮肤样本的厚度为6微米,而人表皮的厚度为0.03—2毫米。人造皮肤还可做得更薄。此外,人类皮肤可感知约1平方毫米大小的物体,人造智能皮肤的灵敏度为人类皮肤的1000倍,可以探测微生物等更小的对象。

  研究人员表示,他们首次结合3种物理化学方法:水凝胶材料的化学气相沉积、氧化锌的原子层沉积和聚合物模板的纳米印刷光刻,研制出了这种智能皮肤。智能皮肤有望应用于诸多领域。如在医疗保健领域独立检测微生物并给出相关报告,还可用于能感知温度或湿度的人体假肢,能更灵敏地感知环境的机器人等。

  这种智能皮肤的核心部件使用基于蒸汽的制造工艺生产而成,这一工艺目前已经很成熟,因此智能皮肤很容易扩展。研究团队目前正在优化该皮肤的特性,希望扩大材料反应的温度范围,提高其柔韧性。

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