薄如蟬翼的手指納米網(wǎng)傳感器

伍洋

貼在指尖的納米網(wǎng)傳感器可以記錄很多精細(xì)動作

近日，科研人員開發(fā)了一款超薄的壓力傳感器，這種傳感器可以直接接觸皮膚，感知手指和一些物體的接觸方式，進(jìn)而記錄一些對醫(yī)學(xué)和其他領(lǐng)域有用的數(shù)據(jù)。且這種傳感器對于使用者本身的操作不會產(chǎn)生很大影響，不會影響皮膚敏感度和抓握力，而且堅韌耐磨。研究者還希望這款傳感器可以應(yīng)用于一些新奇的任務(wù)上，比如數(shù)字化記錄手工藝人指尖的精細(xì)動作。

記錄手部運(yùn)動和其他物理細(xì)節(jié)是頗具意義的。雙手是我們與各種環(huán)境進(jìn)行直接交互和操縱的主要工具。通過記錄雙手執(zhí)行各種任務(wù)的方式，可以幫助到諸如運(yùn)動醫(yī)學(xué)以及神經(jīng)工程學(xué)等領(lǐng)域的科研人員。但是想要捕獲這些數(shù)據(jù)并不是一件容易的事情。

來自日本東京大學(xué)研發(fā)團(tuán)隊(duì)的科研人員表示：“我們的指尖非常敏感，實(shí)際上不足一微米的超薄塑料薄膜都會影響觸感。因此，指尖的可穿戴設(shè)備必須非常薄。但是太薄的話會使傳感器變得非常脆弱，很容易因?yàn)槟Σ粱蛞磺衅渌膭幼鞫鴵p壞。為了克服這個問題，我們創(chuàng)造了一種特殊的功能材料，這種材料薄而多孔，稱為納米網(wǎng)傳感器?！?/p>

這個傳感器由兩層網(wǎng)組成，這兩層網(wǎng)都采用了一種名叫電紡的工藝制成，這是一種類似于蜘蛛織網(wǎng)的工藝。第一層是絕緣聚氨酯網(wǎng)，纖維厚度約200～400納米，大概是人類頭發(fā)粗細(xì)的1%。第二層是一個構(gòu)成模板的網(wǎng)，這層網(wǎng)構(gòu)成了傳感器的功能電子元件。有趣的是這層網(wǎng)由黃金制成，但是在制作時會使用聚乙烯醇作為支撐架。聚乙烯醇是一種通常用于制造隱形眼鏡的材料，加工完成后會被沖走，只留下黃金材料。這兩層網(wǎng)結(jié)合會形成一個既靈敏又抗壓的壓力和運(yùn)動傳感器。

這是世界上首個不會影響皮膚敏感度的指尖傳感器。值得一提的是，這種傳感器十分堅韌，即使在與物體表面以100千帕斯卡的力摩擦300次的情況下，也不會發(fā)生斷裂，而且依舊能保持其作為壓力傳感器的功能。研發(fā)團(tuán)隊(duì)希望能夠?qū)崿F(xiàn)，使用該傳感器記錄工匠甚至技藝高超的外科醫(yī)生的精細(xì)操作。如果能夠數(shù)字化記錄他們的操作過程，就有可能訓(xùn)練機(jī)器以超乎以往的逼真度來代替人類執(zhí)行任務(wù)。