通过石墨烯仿生电子皮肤让义肢的触觉成为可能 - 安防知识网

石墨烯材料制成的电子皮肤在触觉上能够通过仿生触觉传感器快速感知微小的变化，甚至像人类的皮肤一样可以任意弯曲变形，加上在灵敏度响应速度超越人类皮肤。

　　石墨烯材料制成的电子皮肤在触觉上能够通过仿生触觉传感器快速感知微小的变化，甚至像人类的皮肤一样可以任意弯曲变形，加上在灵敏度响应速度超越人类皮肤，目前作为仿生电子皮肤正被尝试应用于医疗领域，用来实现对脉搏跳动、语音识别等人体生理信号实时快速检测。

　　尽管这种电子皮肤拥有轻薄、韧性强、更好地感知周围环境等优点，目前由于成本较高，普遍应用尚需时日。主要集中在医疗、人工智能以及虚拟现实等领域。

　　医疗中仿生医学的应用主要在帮助人体解决缺陷带来的不便。此前，人工义肢一直无法让失去肢体的人感受到触觉，事实上触觉系统对义肢来说相当重要。为此格拉斯哥大学(University of Glasgow)的研究团队利用石墨烯开发出一款柔软的电子皮肤结合对肢体构造与运作原理的了解，新的有触觉的义肢成为可能。

　　触觉系统究竟有多重要呢?想象现有的义肢无法感知细微的压力，例如是从树上摘下水果，或从包装袋中取出食品这类人类日常的小动作是无法实现的。义肢无法控制这些动作的力道而可能力道过轻或者过重将其捏碎。新的仿生电子皮肤，通过隐藏在皮肤下的太阳能电池，能够驱动一组感测器，让人工肢体产生触觉。

　　研究负责人 Ravinder Dahiya 博士表示：「在人工肢体上，除了灵活性和分布式感测器外，还需要注意动力来源。」因此团队设计出新的电子皮肤，由单层石墨烯製成──只有一粒原子厚度的碳片组成强韧且具有延展性的材料，堆叠在一个太阳能电池上。石墨烯不仅能导电，并且还是透明的，能让 98% 的光穿透到下面的太阳能电池中充电。

　　现在电子皮肤每平方公分只需要 20 奈瓦的功率，太阳能电池便负担随时供电的任务，而团队也另外设计了另一个具有超级电容器的开发原型，能储存多余能量。

　　研究团队利用了他们在 2015 年率先研发出生产大片廉价石墨烯的技术，持续尝试将石墨烯电子皮肤材料延展，以覆盖整个义肢或机器人等较大的範围。Ravinder Dahiya 预计将来 5~10 公分的石墨烯电子皮肤只需要 1 美金就可以製作出来。他认为，除了人工肢体以外，这款电子皮肤只要搭配太阳能电池，即便在没有电力的偏远地区，也可搭配感测器用于健康监测，像是糖尿病患者的血糖状况。

　　此外，仿生电子皮肤在军工甚至机器人的“仿生皮肤”等领域，都将为人类科技带来革命性的突破。