草根影响力新视野  编译 钟艺

来源 https://www.livescience.com

图片来源：Cunjiang Yu

    最近一项研究显示，由电子橡胶和传感器组成的一种材料即使在被拉伸长达50％长度时也能正常工作，科学家计划将这项材料作为机器人的人造皮肤。除了可以应用在机器人领域，它还可以为各种电子设备配备上灵活的感应功能。研究人员表示，与人体皮肤一样，该材料能够感应到压力和温度。

休斯顿大学机械工程助理教授Cunjiang Yu说：“伸展人造皮肤看上去就是一块橡胶，但它具有电路和传感器的功能。” Yu和他的团队在9月8日在《科学进步》杂志上详细描述了他们的这项材料创新。研究团队表示该高科技橡胶材料具有广泛的应用，从生物医学植入物到可穿戴电子，从数字化服装到智能手术手套，这些都是这项材料可以大显身手的领域。

因为该材料最初的原始状态是液体形式，所以可以被倒入模具中，再加工固定成为合适的大小和形状。除了这种定型方法，它甚至可以像一种橡胶基油墨一样使用，通过3D打印变成各种不同的物体。

Yu说，在所有该材料可以应用的实例中，最有趣的应该是在机器人身上的应用。人类希望能够和机器人如正常同事一样工作。 但是为了这一愿望得以安全实现，机器人本身需要能够充分感知其周围环境。被装备了人造皮肤的机器人被赋予了感知能力，从很坚硬的钢铁物体变成了柔软有感知的类人物体，他们的这一改变将会极大促进机器人和人类之间的合作关系，机器人也不再仅是一种冰冷的工具存在。在开发研究试验中，Yu和他的同事成功利用人造皮肤准确传感一杯水的冷热程度，并利用计算机信号将温度通过手语的形式展现出来告知研究人员。

在世界各地的研究实验室，众多科学家们也都在开展各种探索来生产更具有灵活性的弹性高分子半导体或者晶体管。但这些想法的主要挑战在于，它们太难批量生产，或通过材料传输电子的效率并不高。研究人员表示，人造皮肤这项材料可以解决这两个问题：这项材料的原料是低成本的，性能稳定，同时可以实现大规模生产。

Yu和他的同事通过将微型半导体纳米原纤维（比人类头发稀释1000倍的纳米线）混合到广泛使用的硅基有机聚合物（称为聚二甲基硅氧烷或简称PDMS）的溶液中制成了可拉伸材料。当在140华氏度（60摄氏度）下干燥时，溶液硬化成可伸展的材料，在该阶段研究人员嵌入数百万个携带电流的微小纳米线。研究人员将材料应用到机器人手的手指上。人造皮肤作为传感器工作，当手指弯曲时会产生不同的电信号来进一步指导机器人的行为。

虽然现在研究成果已经深得科学界和商业的极大关注，但是Yu表示，他和他的同事已经在努力更进一步提高材料的电子性能和拉伸性，最新的试验进展已经比之前预计达到的试验效果和标准高出50%。