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研究人员开发出可伸缩的触摸感应电子产品

  • 2019-12-04 11:29:17


在人类用眼睛、耳朵、鼻子和嘴巴来理解我们的世界的许多方式中,没有一种比我们的触觉和多才多艺的手更受赞赏。由于我们敏感的指尖,我们可以在触摸火焰之前感受到热量,或者感觉到新生儿脸颊的柔软感。

但有义肢的人们生活在一个没有接触的世界上。恢复某种程度的这种感觉一直是斯坦福大学化学工程师振安·鲍尔数十年来追求创造可拉伸、电子敏感的合成材料的驱动力。这样的突破一天可以用作修复术的皮肤样覆盖物。但在近期,这个同样的技术可以成为新类型的灵活电子设备的发展的基础,这与许多美国人小心翼翼地在我们的背井中携带的刚性智能手机形成鲜明的对比。

现在,在2月19日的一篇“自然”杂志上,包和她的团队描述了两项技术上的第一步,这两项技术成就了这个20年的目标:一种可伸缩的聚合物电路,带有集成触摸传感器来检测人工瓢虫的微妙脚印。包说,虽然这项技术成就是一个里程碑,也是第二个更实际的进步,但它是大规模生产这种新型灵活、可伸缩电子产品的一种方法--这是走向商业化的关键一步。

"对合成皮肤和柔性电子器件的研究已经走过了很长的路,但是直到现在没有人已经证明了一种能够可靠地制造可拉伸电路的过程,"说。

鲍伯的希望是,制造商可能有一天能够制造嵌入有多种传感器的基于聚合物的电子器件,并最终将这些灵活的多用途电路连接到人的神经系统。这样的产品类似于我们称之为人类皮肤的更复杂的生化传感网络和表面保护"材料",它不仅可以感知触摸,而且还可以感知温度和其他现象。但是,在人造皮肤成为可能之前,本文报告的过程将能够为医疗应用创建可折叠的、可拉伸的触摸屏、电子服装或类似皮肤的贴片。

一层层

BaO表示,它们的生产过程涉及多层新的聚合物,一些层提供了材料的弹性和其它具有复杂图案的电子网格。另外,其它材料用作绝缘体,以隔离电子敏感材料。在生产过程中的一个步骤涉及使用喷墨打印机来实质上在某些层上涂覆油漆。

"我们设计了所有这些层和它们的有源元件以完美地工作在一起,"说,博士后学者西宏旺是论文的主要作者。

该小组成功地将其材料制成正方形约2英寸的材料,该侧面包含超过6,000个单独的信号处理装置,这些装置起到合成神经末梢的作用。所有这些都被封装在防水保护层中。

原型机可以被拉伸成原来尺寸的两倍--然后再回到原来的尺寸--同时保持它不产生裂缝、分层或皱纹的导电能力。为了测试耐用性,团队将样本拉伸了一千多次,没有造成明显的损伤或灵敏度损失。真正的测试是当研究人员将样本粘在一只手上时。

"即使在不规则形状的表面上,"说博士后学者杰许和纸的其他共同领导作者。

或许最有希望的是,本文所述的制造工艺可以成为评价由其他研究人员开发的其它可拉伸电子材料的平台,其有朝一日可能开始取代今天的刚性电子器件。

BaO表示,在这些新材料和工艺都是普遍存在的并且能够作为刚性的硅电路之前,许多工作就在前面。首先,她说,她的团队必须提高其原型的电子速度和性能,但这是个有希望的一步。

"我相信我们正处在一个全新的电子学世界的边缘,"说。

进一步探讨

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