盡管這種電子皮膚擁有輕薄、韌性強、更好地感知周圍環(huán)境等優(yōu)點,目前由于成本較高,普遍應(yīng)用尚需時日。主要集中在醫(yī)療、人工智能以及虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域。
醫(yī)療中仿生醫(yī)學的應(yīng)用主要在幫助人體解決缺陷帶來的不便。此前,人工義肢一直無法讓失去肢體的人感受到觸覺,事實上觸覺系統(tǒng)對義肢來說相當重要。為此格拉斯哥大學(University of Glasgow)的研究團隊利用石墨烯開發(fā)出一款柔軟的電子皮膚結(jié)合對肢體構(gòu)造與運作原理的了解,新的有觸覺的義肢成為可能。
觸覺系統(tǒng)究竟有多重要呢?想象現(xiàn)有的義肢無法感知細微的壓力,例如是從樹上摘下水果,或從包裝袋中取出食品這類人類日常的小動作是無法實現(xiàn)的。義肢無法控制這些動作的力道而可能力道過輕或者過重將其捏碎。新的仿生電子皮膚,通過隱藏在皮膚下的太陽能電池,能夠驅(qū)動一組感測器,讓人工肢體產(chǎn)生觸覺。
研究負責人 Ravinder Dahiya 博士表示:「在人工肢體上,除了靈活性和分布式感測器外,還需要注意動力來源。」因此團隊設(shè)計出新的電子皮膚,由單層石墨烯製成──只有一粒原子厚度的碳片組成強韌且具有延展性的材料,堆疊在一個太陽能電池上。石墨烯不僅能導電,并且還是透明的,能讓 98% 的光穿透到下面的太陽能電池中充電。
現(xiàn)在電子皮膚每平方公分只需要 20 奈瓦的功率,太陽能電池便負擔隨時供電的任務(wù),而團隊也另外設(shè)計了另一個具有超級電容器的開發(fā)原型,能儲存多余能量。
研究團隊利用了他們在 2015 年率先研發(fā)出生產(chǎn)大片廉價石墨烯的技術(shù),持續(xù)嘗試將石墨烯電子皮膚材料延展,以覆蓋整個義肢或機器人等較大的範圍。Ravinder Dahiya 預計將來 5~10 公分的石墨烯電子皮膚只需要 1 美金就可以製作出來。他認為,除了人工肢體以外,這款電子皮膚只要搭配太陽能電池,即便在沒有電力的偏遠地區(qū),也可搭配感測器用于健康監(jiān)測,像是糖尿病患者的血糖狀況。
此外,仿生電子皮膚在軍工甚至機器人的“仿生皮膚”等領(lǐng)域,都將為人類科技帶來革命性的突破。