人類的手有17000個(gè)觸覺感受器，這使得我們能用手把東西撿起來，并與真實(shí)的世界發(fā)生感覺聯(lián)系。相比而言，一個(gè)截肢患者就算安上了假肢，其靈敏度不僅不如人類原有的器官，而且義肢是根本無法傳遞“觸感”的。

從2010年開始， 斯坦福大學(xué)的鮑哲南教授一直致力于改變這樣的義肢現(xiàn)狀。她發(fā)明了一種可以覆蓋在義肢表面的電子皮膚，可以感受壓力、自我修復(fù)，并處理相關(guān)感官數(shù)據(jù)。

鮑哲南教授出生并成長于中國南京，在南京大學(xué)完成三年本科課程后移民美國，進(jìn)入伊利諾州立大學(xué)芝加哥分?；瘜W(xué)系學(xué)習(xí)。1995年，她在美國芝加哥大學(xué)化學(xué)系取得博士學(xué)位，隨后進(jìn)入著名的貝爾實(shí)驗(yàn)室任職。從2004年起，她加入美國斯坦福大學(xué)化學(xué)工程系，現(xiàn)為該系教授，為美國最優(yōu)秀的女性化學(xué)家之一。

下圖中展示了樣板。這個(gè)木制的假手上每一個(gè)指尖都安置了一個(gè)由這種電子皮膚制成的觸覺傳感器，傳感器與電引線相連，電引線攜帶數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞终粕系碾娮涌刂浦行睦铩?/p>

這是義肢修復(fù)術(shù)里的一大進(jìn)步。這個(gè)電子皮膚可以讓被截肢的和燒傷的患者處理一些日常生活任務(wù)，比如撿起來一個(gè)小巧物件，也有可能會(huì)幫助減輕幻肢疼痛（指患者感到被切斷的肢體仍在，且在該處發(fā)生疼痛）。

而且，鮑哲南還想更進(jìn)一步，她希望這個(gè)電子皮膚，不僅能模仿人手皮膚，而且要比后者的在某些方面 更加優(yōu)越，比如除了對壓力敏感之外，還得輕便，耐用、有彈性、柔韌以及自我修復(fù)，就像真正的皮膚一樣。

為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，鮑哲南為每一個(gè)電子皮膚里的組件研制出新的化學(xué)配方，用柔軟的有機(jī)分子、聚合物和納米材料來替代原有的堅(jiān)硬的材料，比如硅。

具體的制造過程，如下圖，研究人員在一個(gè)具有彈性的橡膠材料上面做一個(gè)晶體管。這層橡膠就像是一張具有粘性的貼紙，當(dāng)它從橡從玻璃上剝離之后，帶上了一層半導(dǎo)體碳納米管，于是形成一個(gè)電子開關(guān)的有效面積。

研究團(tuán)隊(duì)有時(shí)將電子材料與橡膠材料混合，有時(shí)將電子材料覆蓋在橡膠的上面。為了制作出一個(gè)觸覺傳感器，研究人員將具有導(dǎo)電性的碳融合進(jìn)去，當(dāng)這層橡膠受到的壓力發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)有電壓的傳遞。

下圖中顯示了一個(gè)載入了銀納米顆粒導(dǎo)電墨水的空氣刷，通過一個(gè)模具，可以打印電接觸材料和電線。

另外，團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，如果在這些傳感器上覆蓋一層金字塔狀的花紋，將會(huì)提高觸覺的敏感度。這種花紋很像我們手指尖的突起或凹陷的指紋紋路。這樣的一個(gè)設(shè)計(jì)可以讓這些傳感器變得跟我們的手指一樣敏銳。

如下圖所示，通過一個(gè)顯微鏡，可以看到一個(gè)觸覺傳感器上面多個(gè)金字塔狀的花紋，每一個(gè)花紋有50千分尺寬，以助于提高敏感度。

現(xiàn)在鮑哲南還在研制一種更加怪異的材料。這種材料比人類皮膚更具有彈性，可以被拉長至原長度的100倍也不會(huì)撕裂。同時(shí)，經(jīng)過切割之后也能自我愈合，不需要經(jīng)過再加熱或者其他額外的幫助。

但她發(fā)現(xiàn)僅僅發(fā)明新材料還不夠：從人造皮膚里傳出的數(shù)據(jù)必須得以某種人體可以理解的形式，傳輸?shù)缴窠?jīng)系統(tǒng)里。這個(gè)顯然指向一個(gè)更加宏大的目標(biāo)：有一天它可以與人類神經(jīng)系統(tǒng)連接在一起，傳遞觸覺感受。

所以，鮑哲南目前正與她的團(tuán)隊(duì)一起進(jìn)行將信號(hào)傳給神經(jīng)系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)。希望有一天，電子皮膚將不僅能幫助肢體殘缺的人重獲身體的靈敏性，更能讓他們感受到來自愛人的觸碰。

Via MIT Tech Review

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