导读
最近，美国休斯顿大学的一组研究人员报告了一项在可伸缩的电子产品方面的重大突破，它可以作为一种人造皮肤，让机器手臂能够感知不同的冷热，也可以用于生物医电方面的一系列应用。
关键字
柔性、机器人、材料、半导体
背景
目前，市面上绝大多数的机器人手都是通过机械化的方式，完成抓握和触觉感知的动作。这样不仅僵硬刻板，而且容易损伤抓握对象。然而柔性，是目前电子和机器人领域的重要创新趋势之一，柔性的机器人手臂克服了传统机器人手臂的许多缺陷。
笔者曾介绍过康奈尔大学设计的柔性机器人手，它利用了可伸缩的弹性光波导作为弯曲、延伸和力量的传感器感知周围的物体，例如抓握和感知各种形状与材质的物体。例如，这种假肢手通过触摸三个西红柿，感知其柔软度，从而判断其成熟程度。
（图片来源: 康奈尔大学 ）
创新
今天，我要介绍的也是与柔性机器人手相关的创新成果。最近，美国休斯顿大学的一组研究人员报告了一项在可伸缩的电子产品方面的重大突破，它可以作为一种人造皮肤，让机器手臂能够感知不同的冷热，也可以用于生物医电方面的一系列应用。
（图片来源: 休斯顿大学）
该校机械工程系助理教授、论文的领导作者 Cunjiang Yu 和团队的其余成员全部来自休斯顿大学工程学院，合著者包括第一作者 Hae-Jin Kim、Kyoseung Sim 、 Anish Thukral。这项研究的成果发表于《科学进展》杂志，描述了一种生产柔性电子产品的新机制，这是一种依赖于现成的材料，且可以扩大规模进行商业化生产的工艺。
技术
Yu 称，这项研究是首次设计出一款橡胶复合材料形式的半导体设备。即使材料被拉伸50%，这种设计依然能让电子元器件能够保持功能性。
（图片来源: 休斯顿大学）
Yu 称，这项研究是首个橡胶复合材料形式的半导体设备，具有可拉伸性而且没有任何机械结构。他说，传统的半导体设备都是易碎的，在可伸缩的材料中使用它们，需要复杂的机械系统。这样会更加复杂、稳定性更低、更昂贵，而新的发现恰好改变了这一状况。他说：
“我们方案使用了制造的简单性、可伸缩性、高密度集成、大应变宽容度和低成本。”
研究人员创造出一种电子皮肤，使用它演示了一种机器人手能感知一杯热水和冰水的温度。这种皮肤也能翻译发送到手上的计算机信号，以美国手语进行重现该信号。
（图片来源: 休斯顿大学）
Yu 表示：
“这种机器人皮肤可以将手势，翻译为一个像我这样的人可以理解且阅读的可读字母。”
可拉伸的复合材料半导体使用了一种硅基聚合物，也称为聚二甲硅氧烷（PDMS），以及微型纳米线，创造出一种溶液，硬化后成为一种能够使用纳米线传输电流的材料。
价值
人造皮肤只是其中的一个应用。研究人员称，这种新发现的材料柔软、可弯曲、可拉伸、可扭曲，将影响柔性可穿戴电子领域的未来发展，包括用于健康监测、医疗植入物和人机接口。研究人员描述道：
“我们预见，这项策略通过将半导体纳米纤维渗透到橡胶中，制成弹性半导体。它促进了可拉伸的半导体发展，并且进一步将可拉伸的电子产品方面的进展应用于一系列领域，例如人造皮肤、生物医学植入物、手术手套。”
参考资料
【1】https://www.uh.edu/news-events/stories/2017/SEPTEMBER%2017/09132017Yu-Stretchy-Electronics.php
【2】Hae-Jin Kim, Kyoseung Sim, Anish Thukral, Cunjiang Yu. Rubbery electronics and sensors from intrinsically stretchable elastomeric composites of semiconductors and conductors. Science Advances, 2017; 3 (9): e1701114 DOI: 10.1126/sciadv.1701114
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