彭涛编译
水母是一种凝胶状的水下无脊椎动物，生有透明、可伸缩、触觉灵敏和能够自愈的器官，这些器官使水母能够自由游动，并自我伪装。最近，清华大学化学系有机光电子与分子工程重点实验室的曹越及其合作者从水母等水下无脊椎动物身上获得灵感，创造出有类似功能的电子皮肤。他们的论文发表于2月15日的《自然·电子学》（NatureElectronic）。
来自水母的灵感
该团队成员之一、新加坡科学技术研究局材料与工程研究所的助理教授BenjaminTee认为，目前的许多自愈材料的问题在于不透明，特别是无法在潮湿环境下有效工作。这些缺点使其不适合触摸屏这类电子应用，也不能适应潮湿的天气条件。“有鉴于此，我们开始研究水母，因为它们是透明的，能够感知潮湿的环境，进而我们想知道怎样才能制造出一种模仿水母的耐水特性，同时也是触觉敏感的人造材料。”
电子皮肤的特性
在论文中，研究人员报告了一种导电的仿生皮肤材料。这种电子皮肤透明且可伸缩，对触摸灵敏，具有高达10-3西门子每厘米的离子导电性，能承受高达20倍的应变，可以在潮湿以及酸、碱性环境中快速和反复自主修复。Tee认为这种材料的优点在于，“大多数导电聚合物凝胶，例如水凝胶，在浸没于水或干燥空气时会发生膨胀。而我们的材料不一样，它在潮湿和干燥环境中都能保持原状，在海水以及酸、碱性环境中都能很好地工作。”
导电聚合物自愈原理
研究人员将无定形聚合物跟离子化合物结合，制成凝胶状的电子皮肤，称之为“玻璃”。它由氟碳弹性体和富氟离子液两部分组成，通过高度可逆的离子偶极相互作用（ion-dipoleinteractions）实现疏水性，此设计可以让材料在水下自主愈合。为了说明这项发明在防水触摸屏、水生软机器人等领域的潜在应用，研究人员用新型电子皮肤制成了可触摸的压力应变传感器，并演示了该材料在柔性离子电路板印刷方面的应用。
电子皮肤的透光性
研究人员在照片表面贴上“玻璃”，对其透光性进行检测。结果显示，“玻璃”对可见光波的平均透过率超过98%，表明该电子皮肤具有高透光性。
在照片表面贴上“玻璃”
电子皮肤的自愈合性能
为了检测这种材料的自愈合性能，研究人员制作了一块圆形“玻璃”，在空气中对其进行剪切，随后观察到这种材料会自动愈合，证明了电子皮肤在空气中具有良好的自愈合性能。
下一步，研究人员把“玻璃”放进水中浸没3小时。他们发现，与其他明显发生肿胀的自愈材料相比，浸入水中的“玻璃”的形状和外观并未改变。此外，“玻璃”中的自愈合界面在水下仍然完好无损。
自愈能力和透明性
电子皮肤的潜在应用：下一代软机器人
压力传感器
作为一种柔性拉伸材料，电子皮肤的导电性会在接触、按压和拉伸时发生变化。通过测量这种变化，并将其转化为可读的电信号，就能促成大量不同的传感器应用。
透明电路板
电子皮肤的3D打印特性显示出在制造全透明电路板方面的潜力，这些电路板可以在机器人中应用，这种材料有望应用于各种新兴类型的软机器人的开发。
两栖机器人
通常，软机器人和软电子设备的目的是模仿生物组织，使其更机械地适应人机交互。除了传统的软机器人应用之外，这种新型材料的防水技术能够设计两栖机器人和防水电子设备。
自愈合电子设备
这种自愈合电子皮肤的另一优点是它能减少浪费。Tee解释说，“全球每年产生数百万吨的电子垃圾，它们来自破损的手机和平板电脑等电子产品。我们希望未来由智能材料制造的电子设备能够执行自修复功能，从而减少世界上电子垃圾的数量。”
研究团队将继续进行研究，利用该材料的综合性能制造新颖的光电装置，使其能在更多新的人机交互界中应用。
预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇
转载请注明：http://www.shuimuasm.com/ssjt/9153.html
当前位置： 水母 > 水母的生活环境 > 皮肤Q弹透亮可自愈水母是在说我
