研究人員開發(fā)出可伸縮的觸摸感應(yīng)電子產(chǎn)品

在人類用眼睛、耳朵、鼻子和嘴巴來(lái)理解我們的世界的許多方式中，沒(méi)有一種比我們的觸覺(jué)和多才多藝的手更受贊賞。由于我們敏感的指尖，我們可以在觸摸火焰之前感受到熱量，或者感覺(jué)到新生兒臉頰的柔軟感。

但有義肢的人們生活在一個(gè)沒(méi)有接觸的世界上?；謴?fù)某種程度的這種感覺(jué)一直是斯坦福大學(xué)化學(xué)工程師振安·鮑爾數(shù)十年來(lái)追求創(chuàng)造可拉伸、電子敏感的合成材料的驅(qū)動(dòng)力。這樣的突破一天可以用作修復(fù)術(shù)的皮膚樣覆蓋物。但在近期，這個(gè)同樣的技術(shù)可以成為新類型的靈活電子設(shè)備的發(fā)展的基礎(chǔ)，這與許多美國(guó)人小心翼翼地在我們的背井中攜帶的剛性智能手機(jī)形成鮮明的對(duì)比。

現(xiàn)在，在2月19日的一篇“自然”雜志上，包和她的團(tuán)隊(duì)描述了兩項(xiàng)技術(shù)上的第一步，這兩項(xiàng)技術(shù)成就了這個(gè)20年的目標(biāo)：一種可伸縮的聚合物電路，帶有集成觸摸傳感器來(lái)檢測(cè)人工瓢蟲的微妙腳印。包說(shuō)，雖然這項(xiàng)技術(shù)成就是一個(gè)里程碑，也是第二個(gè)更實(shí)際的進(jìn)步，但它是大規(guī)模生產(chǎn)這種新型靈活、可伸縮電子產(chǎn)品的一種方法--這是走向商業(yè)化的關(guān)鍵一步。

"對(duì)合成皮膚和柔性電子器件的研究已經(jīng)走過(guò)了很長(zhǎng)的路，但是直到現(xiàn)在沒(méi)有人已經(jīng)證明了一種能夠可靠地制造可拉伸電路的過(guò)程，"說(shuō)。

鮑伯的希望是，制造商可能有一天能夠制造嵌入有多種傳感器的基于聚合物的電子器件，并最終將這些靈活的多用途電路連接到人的神經(jīng)系統(tǒng)。這樣的產(chǎn)品類似于我們稱之為人類皮膚的更復(fù)雜的生化傳感網(wǎng)絡(luò)和表面保護(hù)"材料"，它不僅可以感知觸摸，而且還可以感知溫度和其他現(xiàn)象。但是，在人造皮膚成為可能之前，本文報(bào)告的過(guò)程將能夠?yàn)獒t(yī)療應(yīng)用創(chuàng)建可折疊的、可拉伸的觸摸屏、電子服裝或類似皮膚的貼片。

一層層

BaO表示，它們的生產(chǎn)過(guò)程涉及多層新的聚合物，一些層提供了材料的彈性和其它具有復(fù)雜圖案的電子網(wǎng)格。另外，其它材料用作絕緣體，以隔離電子敏感材料。在生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)步驟涉及使用噴墨打印機(jī)來(lái)實(shí)質(zhì)上在某些層上涂覆油漆。

"我們?cè)O(shè)計(jì)了所有這些層和它們的有源元件以完美地工作在一起，"說(shuō)，博士后學(xué)者西宏旺是論文的主要作者。

該小組成功地將其材料制成正方形約2英寸的材料，該側(cè)面包含超過(guò)6,000個(gè)單獨(dú)的信號(hào)處理裝置，這些裝置起到合成神經(jīng)末梢的作用。所有這些都被封裝在防水保護(hù)層中。

原型機(jī)可以被拉伸成原來(lái)尺寸的兩倍--然后再回到原來(lái)的尺寸--同時(shí)保持它不產(chǎn)生裂縫、分層或皺紋的導(dǎo)電能力。為了測(cè)試耐用性，團(tuán)隊(duì)將樣本拉伸了一千多次，沒(méi)有造成明顯的損傷或靈敏度損失。真正的測(cè)試是當(dāng)研究人員將樣本粘在一只手上時(shí)。

"即使在不規(guī)則形狀的表面上,"說(shuō)博士后學(xué)者杰許和紙的其他共同領(lǐng)導(dǎo)作者。

或許最有希望的是，本文所述的制造工藝可以成為評(píng)價(jià)由其他研究人員開發(fā)的其它可拉伸電子材料的平臺(tái)，其有朝一日可能開始取代今天的剛性電子器件。

BaO表示，在這些新材料和工藝都是普遍存在的并且能夠作為剛性的硅電路之前，許多工作就在前面。首先，她說(shuō)，她的團(tuán)隊(duì)必須提高其原型的電子速度和性能，但這是個(gè)有希望的一步。

"我相信我們正處在一個(gè)全新的電子學(xué)世界的邊緣，"說(shuō)。

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