日前,日本東京大學(xué)的兩位材料科學(xué)家Takao Someya和Martin Kaltenbrunner研制出一種帶有傳感器的透明塑料有機薄膜,據(jù)英國新科學(xué)家雜志報道,其可作為醫(yī)學(xué)植入器,其結(jié)構(gòu)非常微妙,不會引起人們的刻意關(guān)注,或者它可作為假肢和機器人的“感官皮膚”。
據(jù)介紹,這種帶有傳感器的塑料有機薄膜比羽毛還輕,厚度僅為2微米,而且具備相當(dāng)不錯的柔韌性:可彎曲、可拉伸,也可折疊。哪怕是放在潮濕的環(huán)境,也不會影響到它的性能。它完全可以粘附到人體任何部位,例如:放置在手背,或者貼在嘴唇上。而佩戴者幾乎感覺不到它的存在。
Someya還指出:“這項技術(shù)將會引領(lǐng)生物醫(yī)學(xué)傳感器的潮流,佩戴者感到不適的概率極低。另外,這種薄膜里面的傳感器能夠隨時測量用戶的體溫、心率。至于他們是否在做運動,完全可以通過數(shù)據(jù)讀出來?!?
之前科學(xué)家曾建造超薄傳感器,其中包括:“電子紋身”貼片粘在皮膚上,能夠記錄大腦電波,當(dāng)孕婦使用時可記錄胎兒心率。但是制造更纖薄、柔韌性傳感器將對傳統(tǒng)微芯片制造技術(shù)帶來問題,正常地高能量等離子可沉積在結(jié)構(gòu)表面用于建造電路,但是這種方法卻無法很好地工作在柔軟、類似皮膚的材料。Someya說:“高能量等離子處理方法破壞了超薄和整合聚合物箔片,會形成針孔,目前我們的方法可以避免這一點?!?
在約翰開普勒大學(xué)的工作同事協(xié)作下,該團(tuán)隊找到了一種方法,可以在常溫的情況下往有機薄膜鍍上一層氧化鋁層,隨后便可把一些像晶體管、微型的觸摸傳感器、溫度傳感器等電路組件加入到薄膜的電路里面。雖然目前基于有機材料的電路無法像硅質(zhì)晶體管那樣處理高速的信息,但對于傳感器來說已經(jīng)夠用。
不同于傳統(tǒng)半導(dǎo)體,這種有機材料能夠在室溫下加工處理,目前基于有機材料的電路無法像硅質(zhì)晶體管那樣快速處理信息,但能很好地適配探測器。研究小組建造了包含有機觸摸傳感器的12×12陣列電路,該結(jié)構(gòu)每平方米重量僅3克,通過放置電子元件在預(yù)拉伸聚合物上可實現(xiàn)超級彈性。當(dāng)該材料伸展至2.33倍,其電子和機械性能并未改變。
就在不久前,美國加州大學(xué)伯克利分校工程師用一種柔韌靈活的塑料,首次創(chuàng)造出一種薄薄的電子皮膚,又稱e-皮膚。當(dāng)觸摸它時能立即發(fā)光,而且壓強越大,它發(fā)出的光越明亮。這一成果有望讓機器人擁有更加真實的觸感。研究人員表示,這種e-皮膚柔韌靈活,與iPhone、計算機顯示屏和ATM機上所用的堅硬觸摸屏不同,它能輕松地鋪在任何物體表面。它除了能給機器人帶來更精微的觸覺,還能用于制造像壁紙之類的設(shè)施,兼作觸摸屏顯示器、儀表板壓層材料等,讓駕駛員只需揮揮手就能調(diào)節(jié)控制鍵。