电子皮肤

电子皮肤模拟、还原甚至取代机体皮肤，首先要具备感觉和触觉，即与人体皮肤一样感知不同外界压力，畅通传导触觉信号的最基本功能。

早在2003年，日本东京大学的研究团队利用低分子有机物——并五苯分子制成薄膜，通过其表面密布的压力传感器，实现了电子皮肤感知压力。

时隔两年，该研究团队又在特殊塑料薄膜中重叠嵌入分别感知压力和温度的两组晶体管，在晶体管电线交叉的位置使用微传感器记录电流起伏，可判断出日常温度和每平方厘米300克以上的压力。此外，这种电子皮肤成本相当廉价，每平方米只需100日元（约1美元）。

美国加州大学伯克利分校研究团队设计出的电子皮肤，可辨别更细微的压强，这种由聚合树脂和敏感橡胶覆盖锗硅混合纳米线制成的皮肤，可感知50克以下的细微压力。

随着尖端材料科学研究的深入，石墨烯、碳纳米等特殊材料因超轻薄、韧性强、电阻率小等优良特性，被科学家认为是电子皮肤的优良“基底”。例如，由中国研究人员使用碳纳米管传感器制成的高灵敏度皮肤，甚至可感知到20毫克蚂蚁的重量。

英国剑桥大学的研究人员，也正在尝试将随意拉伸和变形的电路移植到透明的弹性硅胶上，力图赋予电子皮肤更多近似人体皮肤的物理特性。按照设计，这种电子皮肤可包裹四肢与手臂，有望应用于皮肤移植。

然而，电子皮肤真正移植于机体前，还要考虑皮肤内部的生理功能与结构问题。电子皮肤与周围正常皮肤的神经、肌肉、淋巴及腺体等和谐共生，将感知的触觉反馈给神经细胞，并接受神经精确无误的指令传输，这都是科学家们下一步努力的方向。

电子皮肤的应用绝不局限在医学领域，同3D打印、大数据等创新科技成果一样，电子皮肤将为某些领域带来质的改变。

目前，即便世界上最逼真、最仿生的义肢，也难以实现触觉的突破。具有触感能力的电子皮肤，却完全能使假肢理解触摸、弯曲或按压等动作，帮助配有假肢的人恢复感觉。

跳出医学领域，电子皮肤无疑将是研发智能机器人领域的革命。机器人设计虽早已实现视觉和听觉等功能，并能进行一些复杂的技术操作，但由于皮肤恰恰是机器人技术研发中容易被忽视的部分，直接导致笨重的“盔甲”往往难以检测多方向的触觉三维力，难以体会拿起一个苹果或一个杯子所需力量的差异。

具备良好压敏特性和柔韧性的电子皮肤可解决机器人设计的难题，它既能帮助机器人敏感获知环境信息，又赋予了其机械灵活性。

对引导未来IT潮流的可穿戴设备，电子皮肤也大有可为。作为一种可嵌入或覆盖人体的高精尖设备，未来不需要给慢性病患佩戴电子监视设备来跟踪心率、血压、血糖等指标，电子皮肤就是人体健康最好的指示标。

例如电子皮肤与智能手表和腕带等结合，只需要把电子皮肤输出的电学图形信号加以比对分析，就可实现“智能把脉”。科学家还设想，利用装有电子皮肤的设备监测咽喉部肌肉运动产生的微弱压力变化，完全可将压力变化信号转化为语音，为聋哑人群充当“传声筒”。

电子皮肤正在超越皮肤本身的属性。从技术趋势来看，电子皮肤为假肢制造、机器人设计、可穿戴设备等领域搭起了桥梁。

美国

该系统结构简单，可被加工成各种形状，能像衣服一样附着在设

备表面。其技术关键点在于一种被称为QCT的量子隧道复合材料。

QCT材料不但能感知物体的硬度还能监测到物体的硬度等级。此外，借助XY扫描技术，使用QCT技术的机器人还能获得不同区域的综合知觉信息。

QCT是一种金属活性聚合材料，由金属或非金属碎料压制而成，这种材料能对微小的压力和触感进行测量并通过电阻值的变化反馈给电路，这就如同通过调光开关控制灯泡的亮度一样。由于QCT自身所具备的这种独特性能，它可被制作成各种形状和大小的压敏开关。通过丝网印刷后的QCT材料的厚度可薄至75微米。

QCT的运行功耗极低，整个系统无移动部件，可直接与物体接触而无需任何空气层。

QCT技术已先期在美国宇航局的Robonaut机器人项目上获得了应用，其先进的传感技术和机械臂在世界均属领先。研究人员下一步的目标是让机器人具有与人类更为接近的触觉并增强其与人类的互动能力。

日本

日本科学家发明的电子皮肤由橡胶、导电石墨和新型晶体管组成。

电子皮肤在橡胶聚合体里面加入电传感石墨薄片。当受到触碰的时候，它的电阻会发生变化，这些变化立即被藏在皮肤表层下面的一系列晶体管察觉到。

主要的困难在于让这个装置的反应变得像真人皮肤一样灵活，最终能够穿在机器人的手臂上。传统微型芯片的晶体管是由硅材料制成的，坚硬易碎。但是日本科学家使用一种叫做并五苯的柔软的有机材料代替制造晶体管。电子皮肤的传感器系统由32*32的软材料晶体管方阵组成，每个2.5平方毫米。科学家希望能够造出比这还小100倍的晶体管出来。这种电子皮肤能够被大幅度弯折而不会破坏晶体管，甚至把它包在2毫米直径的棒上仍能继续工作。

日本科学家希望为他们的人造皮肤加上更多的功能，比如让它变得更有弹性，现在它们更像一张纸，能够弯折但没有弹性。