能感受到微生物，比指尖更灵敏的人造皮肤来了

机器之心报道

编辑：小舟

这是一项已进行六年的研究，并将继续升级智能皮肤的功能。

皮肤是人体最大的器官，起到免疫和感知的重要作用。现在有人尝试构建「人工皮肤」，实现皮肤超强的感知功能。

这是一项已进行六年的研究。ERC 奖得主、TU Graz 固态物理研究所的研究员 Anna Maria Coclite 带领团队利用一种新工艺，成功开发了一种人造「智能皮肤」，这也是 ERC 项目 Smart Core 的一部分。近日，研究团队将该项目的最新进展发表在了《Advanced Materials Technologies》上。

论文地址：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admt.202200246

这种「智能皮肤」与人类皮肤非常相似，它能同时感应压力、湿度和温度并产生电子信号。这种集成且更精确的传感系统将有助于实现更灵敏的机器人和更智能的假肢。

皮肤同时「感受」多种感官输入，并向大脑报告有关湿度、温度和压力的信息。Anna Maria Coclite 认为，具有这种多感官特性的材料是智能人工材料技术中的「圣杯」。

如指尖般灵敏

该智能皮肤每平方毫米上有 2000 个单独的传感器，这种混合材料甚至比人类的指尖更敏感。每一个传感器都由独特的材料组合而成：内部水凝胶形式的智能聚合物和压电氧化锌外壳。Coclite 解释说：「水凝胶可以吸收水分，因此会随着湿度和温度的变化而膨胀。」

如果对外壳对压电氧化锌施加压力，智能皮肤则会通过电信号响应压力和机械应力。

最终，智能皮肤是一种极薄的材料，它可以同时对力、湿度和温度做出反应，并具有极高的空间感应率，能够发出相应的电子信号。 

Coclite 说：「第一个人造皮肤样本的厚度约为六微米，即 0.006 毫米，接下来它还可能更薄。」相比之下，人类表皮的厚度为 0.03 至 2 毫米，人类皮肤比智能皮肤的感应率弱一千倍。因此，智能皮肤可以感知到对人体皮肤来说太小的物体（例如微生物）。

纳米级材料

智能皮肤的每个传感器层非常薄，同时配备了覆盖整个表面的传感器元件。该研究首次结合了物理化学中的三种已知方法：水凝胶材料的化学气相沉积、氧化锌的原子层沉积和聚合物模板的纳米压印光刻。

仿造皮肤的混合材料现在正在开辟多个应用领域。例如，在医疗保健领域，传感器材料可以独立检测并报告微生物。智能皮肤在应用方面具有决定性的优势，同时它的制作工艺也可以很容易地在现有生产线上进行扩展和实施。下一步研究团队希望扩大智能皮肤的温感范围和柔韧性。

感兴趣的读者可以阅读论文原文，了解更多研究细节。

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