丰色 发自 凹非寺量子位 报道 | 公众号 QbitAI
你知道吗？
安装假肢的人可以恢复触觉；
让机器人体验拿起苹果或杯子所需的力量差异；
结合智能手表和腕带，还可以实现智能脉搏……
可谓用处多！
如何让电子皮肤感受到？那种，一直是个大挑战。
相关研究的最新进展来自，研究人员设计了一种基于碳材料和指纹微结构的3D打印电子皮肤。
该皮肤可以精确检测压力，摸出物体表面的差异！
甚至连都不放过！
综合材料期刊已发表成果ACS Applied Materials & Interfaces。
PDMS微球 石墨烯的创意组合
这种电子皮肤材料由这种电子皮肤材料制成（PDMS）微球与组成。
此外，研究人员还受到影响指纹微结构的启发。
指纹微结构电子皮肤由基底层、电极和传感器层组成
生产工艺如下：
首先将PDMS乳化、离心和固化水PDMS（microspheres），与混合。
使用未交联PDMS-用石墨烯混合液先驱液覆盖微球。
然后充分搅拌混合溶液，获得均匀的凝胶状。
接着用3DMAX建立具有指纹结构的触觉传感器模型。
最后，用打印机在2分钟内打印出来实体，再过60°C高温固化5小时，完成电子皮肤！
这种新型电子皮肤的效果如何？
研究人员进行了机械性能测试μm/s压力传感测试、摩擦测试等加载速度。
可以发现物体表面微米级别的差异
首先要注意它能否区分微观结构。
下图（a）单位：，（d）对四个样本的触觉反应：
测试电子皮肤的粗糙反应：
电子皮肤可以发现物理表面粗糙度不同：
左边是不同粗糙度的激光毛化表面在外加压力下的摩擦力，右边是不同摩擦力下的阻力变化
除此之外，该电子皮肤还具有一下优点：
1.拉伸能力强:传感层的伸长率可达70%。但随着石墨烯含量的增加，性能会下降；
2.响应时间短:60ms瞬时响应；
3.高灵敏度:随着压力的降低(2).9kPa到0.18kPa），皮肤的灵敏度为0.55kPa?1增加到。
这表明该皮肤有在压力传感的潜力，如感受人类皮肤。
4.风荷试验结果表明，风速为1m/s在流体环境中，传感器还能有效地接触气体和其他流体的变化。
以上说明，这个基础PDMS由微球和石墨烯制成的电子皮肤不仅可用于检测不同粗糙度的表面，还可用于气流监测、声音检测等。
最后，研究小组表示，这项工作为电子皮肤的研究提供了新的想法，也可以应用于传感设计。
论文地址：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c04079