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智能手表可以幫助我們監測睡眠和心率；智能音箱可以告訴我們今天的天氣、適宜穿什么衣服以及實時新聞；智能手機能做得更多，囊括衣食住行方方面面……不久的將來，這些功能可能全部將由“電子皮膚”代勞。

近日，未來科學大獎科學委員會委員、美國斯坦福大學教授鮑哲南在英國《自然》雜志發表報告稱，他們首次成功開發出更易量產的高密度、高靈敏度可拉伸晶體管陣列，這一成果是柔性電子領域制造工藝的新突破。鮑哲南曾表示，智能手機是現在，而人造電子皮膚是未來，是下一代電子工業發展的方向。

▍像人類一樣感知周圍環境并給出反應

在解釋這項成果的價值時，鮑哲南解釋道：“集成電路里面有很多層不同的材料，這些材料都必須做成很小的不同形狀，然后一層層疊加，整個工藝有幾十到上百的步驟。”她透露團隊用8至10年的時間才完成整個工藝研發，“這證明用電子皮膚一樣的電子材料來做電子器件，是一個可以實現的事情，而不再是科幻場景。電子皮膚的實現只是時間問題，把這個集成越做越大，功能越做越多，我們證明了第一步。”

“電子皮膚很神奇。”從事柔性材料研究多年的哈爾濱工業大學（威海）材料科學與工程學院副教授王華濤向科技日報記者表示，電子皮膚就是一種智能的仿生皮膚。研究之初，科學家們受到人類皮膚有觸覺、能對外界事物進行感受的啟發，產生了創造出和人類皮膚一樣柔軟透明、能感應到熱與力等外界信息的智能仿生皮膚的想法。這個想法一旦實現，就等于機器擁有了像人類皮膚一樣的表層，可以接收外界信息，和人一樣感知環境信息，并給出相應反應。

“這種電子皮膚的‘皮膚’一般會選用柔性、透明并且能夠制作成薄片的材料或者復合材料，而電子皮膚‘電子’方面的實現大多靠在柔性透明材料基體上加入具有一定電學特性的材料復合，或是直接在其表面刻蝕集成電路，把力、熱的信號探測出來并傳遞出去，輸入到相關電子設備中。”王華濤表示。

▍可進行無線支付的“電子紋身”

不光聽來酷炫，電子皮膚對于現代人類社會的智能發展極其重要。

 “電子皮膚實質上是仿生皮膚，我們研制它的主要目的就是利用它仿生。”王華濤表示。如今，機器人的智能化和仿生化水平越來越高，而電子皮膚可以很好地貼覆在機器人外殼表面，讓機器人能夠接近甚至達到與人一樣的“靠表皮感應外界事物的能力”，并傳遞至機器人中心控制系統，使其做出相應的反應。這對促進機器人智能化水平的作用將是革命性的。

此外，這種智能皮膚還可以貼覆在智能家居電器表層，感應外界指示并執行相應任務，提升智能化程度，便利人們的生活。據王華濤介紹，目前他們已經成功研制出一種基于石墨納米片的柔性電子皮膚，實現了對壓、拉、彎、沖擊以及聲音震動的多方位傳感，在可穿戴電子領域里將會有廣闊的應用空間，為假肢制造、機器人設計、可穿戴設備等領域搭起了橋梁。

以可穿戴設備為例，電子皮膚可以一改人們對于可穿戴智能設備的傳統印象，讓它們不再只能像智能手機、智能眼鏡一樣工作，而是可以像貼身衣物般柔軟、可伸縮，甚至可以將體積一再縮小，成為人類皮膚上的“電子紋身”。“未來人們可以通過掃描貼在皮膚上的‘電子紋身’獲取資訊甚至完成支付，這款‘紋身’會代替你的錢包，以及代替手機的無線支付功能。”王華濤預測。

鮑哲南曾對媒體表示，要實現電子皮膚的設想，還需要在材料、工藝方面進行很多基礎研究；在工藝角度實現更復雜、更大型的集成電路方式；并且開發出由簡單到復雜的應用場景。對于未來電子皮膚的發展，她認為人造電子皮膚是“不可避免的一個趨勢”，但目前“還處在起始階段”。（實習記者 崔 爽）

來源：科技日報    

圖片：網絡 

IEEE Spectrum

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