科學家開發新型電子皮膚 使用微小的磁性毛髮來感知觸摸

人體最大的器官–皮膚在促進我們的觸覺方面起著關鍵作用，但它的敏感性很難在人造皮膚上複製。現在，研究人員已經開發出一種新型的電子皮膚（e-skin），它含有微小的嵌入式毛髮，可以精確感知觸摸和移動方向。

電子皮膚是具有電子特性的薄膜材料，使其能夠執行自然人類皮膚的一些功能，如記錄觸摸、壓力、溫度甚至疼痛。這些人造皮膚可能對重大受傷後需要移植的病人有用，或者為假肢和機器人提供更先進的觸覺。

在這項新研究中，來自德國開姆尼茨工業大學和德勒斯登萊布尼茨固體與材料研究所 (IFW) 的研究人員開發了一種含有新型傳感器的電子皮膚，使其對觸摸特別敏感。這一突破來自於對人類觸覺中一個重要但被忽視的因素的模仿–皮膚內的微小毛髮。

科學家們將微小的磁性毛髮嵌入到一種彈性材料中，以製造他們的電子皮膚。與天然毛髮一樣，這些人造毛髮有球狀的根部，位於電子皮膚的表面之下，當上面的毛髮被觸碰時，它們會移動。這些根部的每一個都被一個三維磁性傳感器所包圍，允許實時跟蹤根部的確切位置。這使得整個傳感器矩陣不僅能記錄下頭髮被觸摸的情況，還能記錄下觸摸在電子皮膚上的方向。

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該團隊表示，這些磁性傳感器可以相當容易地製成散裝片。然後，它們可以通過一個被稱為微型摺紙的過程，自行摺疊成3D盒子，以容納髮根。

該研究的第一作者Christian Becker說：「我們的方法允許在三維空間中精確排列功能傳感器元件，可以在平行製造過程中大規模生產。這樣的傳感器系統極難通過既定的微電子製造方法產生。」

這項研究發表在《自然-通訊》雜誌上。