文/陳根

電子皮膚是通過電學(xué)信號(hào)的集成與反饋來模擬人體皮膚感受外界刺激（壓力、溫度、濕度）的新型電子器件。近年來，電子皮膚作為一種柔性觸覺仿生傳感器已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于人體生理參數(shù)檢測與機(jī)器人觸覺感知等領(lǐng)域，為健康監(jiān)測、假肢和壓力感應(yīng)機(jī)器人提供了選擇。

然而，基于金屬和半導(dǎo)體材料的傳統(tǒng)電子皮膚觸覺傳感器，由于柔韌性和可穿戴性差，已經(jīng)難以滿足實(shí)際使用中對(duì)拉伸性、便攜性的要求。得益于柔性材料、制造工藝和傳感技術(shù)的快速發(fā)展，近年來聚乳酸、銀納米線、石墨烯等新材料被用于制備或支撐電子皮膚傳感器，使電子皮膚在性能上更趨于人類皮膚。

在這樣的基礎(chǔ)上，現(xiàn)在，研究人員將電子皮膚朝人類皮膚又推進(jìn)了一步。來自斯坦福大學(xué)的研究人員稱，他們已經(jīng)開發(fā)出了可以被拉伸、折疊、彎曲、扭曲而不損害其工作能力的可拉伸電路。簡言之，這種電路每次被拉伸后都能恢復(fù)到原來的形狀。

該小組已在其發(fā)表的研究上，描述了他們?nèi)绾问褂媒ㄔ旃腆w硅芯片的同一類型的設(shè)備，在類似膠皮的材料上打印出可拉伸和耐用的集成電路。在這種方式下，研究人員能夠?qū)⒊^4萬個(gè)晶體管擠進(jìn)一平方厘米的可拉伸電路，他們相信，他們將很快把一平方厘米上的晶體管數(shù)量增加一倍。

研究人員認(rèn)為，這種突破性的構(gòu)造方法將彈性晶體管的密度提高了100多倍的同時(shí)保持了晶體管的優(yōu)良均勻性，該材料也沒有犧牲任何電子或機(jī)械性能來獲得其靈活性。這一突破可以使這種新材料通過將目前制造剛性電路的代工廠改為生產(chǎn)柔性電路的工廠而輕松實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

此次研究的柔性材料除了將包含足夠的晶體管，以創(chuàng)建簡單的電路，用于諸如皮膚上的傳感器、身體規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)、可植入的電子器件，以及可能更多的功能。其最大好處是，他們的柔性電路可以使用光刻技術(shù)來構(gòu)建，使用紫外線將具體的電活性幾何圖案逐層轉(zhuǎn)移到固體基材上。

毋庸置疑，集成柔性傳感器（人體生理信號(hào)監(jiān)測）和柔性印刷電路板（信號(hào)調(diào)節(jié)/讀出和無線傳輸）的人體區(qū)域傳感網(wǎng)絡(luò)，是可穿戴設(shè)備一個(gè)熱門的研究方向。

然而，其器件的制造需要依賴于各種復(fù)雜的制造方法，例如光刻或印刷?？纱┐麟娮硬皇俏覀兇髟谑滞笊厦咳沼?jì)步的裝置所能比。對(duì)于真正基于皮膚的感受性而言，需要和皮膚長時(shí)間密切接觸，那些剛性脆弱的商業(yè)裝置還無法實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。而這給材料科學(xué)家?guī)砹艘幌盗杏腥さ奶魬?zhàn)。無論研究人員嘗試什么方法，未來的人們都將走向一個(gè)更具科幻感的世界。