模擬人體離子傳輸機製 仿生皮膚可進行自我愈合
一段軟質材料被刀割破,室溫條件下放置一小時後,經測試,其力學性能可恢複至原始狀態的91%……近jin日ri,中zhong國guo科ke學xue院yuan寧ning波bo材cai料liao技ji術shu與yu工gong程cheng研yan究jiu所suo生sheng物wu基ji高gao分fen子zi材cai料liao團tuan隊dui與yu韓han國guo漢han陽yang大da學xue以yi及ji韓han國guo忠zhong南nan大da學xue的de科ke研yan團tuan隊dui共gong同tong合he作zuo,開kai發fa出chu一yi種zhong“超靈敏且可自我修複的離子皮膚”。相關論文在線發表於《自然·通訊》上。
“這項研究成果模擬了類似生物觸覺細胞的離子信號傳輸係統,根據力的變化控製離子導體內部的離子分布,最大限度地提高觸覺感知。”論文通訊作者、中(zhong)科(ke)院(yuan)寧(ning)波(bo)材(cai)料(liao)所(suo)應(ying)鄔(wu)彬(bin)副(fu)研(yan)究(jiu)員(yuan)介(jie)紹(shao),非(fei)常(chang)有(you)意(yi)義(yi)的(de)是(shi),它(ta)提(ti)出(chu)了(le)一(yi)種(zhong)同(tong)時(shi)恢(hui)複(fu)傷(shang)口(kou)和(he)觸(chu)覺(jiao)功(gong)能(neng)的(de)離(li)子(zi)皮(pi)膚(fu)技(ji)術(shu)的(de)新(xin)概(gai)念(nian),可(ke)用(yong)於(yu)人(ren)類(lei)義(yi)肢(zhi)皮(pi)膚(fu)或(huo)者(zhe)機(ji)器(qi)人(ren)皮(pi)膚(fu),尤(you)其(qi)是(shi)應(ying)用(yong)於(yu)可(ke)穿(chuan)戴(dai)醫(yi)療(liao)領(ling)域(yu)中(zhong)的(de)人(ren)機(ji)接(jie)口(kou)。
受人類皮膚感知結構的啟發,國內外科學家此前曾開發出若幹種具有離子傳輸機製的離子皮膚,並應用於遙控器、傳感器等機械設備。相關材料雖然具有高抗幹擾性、出色的空間分辨率以及對靜態和動態刺激的響應能力,但容易受到持續磨損,引起意外機械損傷,導致功能中斷或設備壽命減少。
是否可以參照人類皮膚,賦予離子皮膚自我修複能力,從而確保相應設備的穩定性和使用壽命?
應鄔彬介紹,電子皮膚2021年的市場規模為63億美元,市場預計年複合增長率為21.1%。離子皮膚是電子皮膚的下一代產品,目前還處於研發階段。
ciciyanjiuzhong,lianhetuanduigenjuchujiaoxibaodejixiecijixiangyingyuanli,monizhenshirentipifudeziyugongnengheshengwulizixinhaochuandijizhi,shejihechengleyizhonghanyoudongtaierliujiangongnengjituanhelvqudaijidexinxingresuxingjuanzhicailiao。
在zai此ci基ji礎chu上shang,他ta們men以yi離li子zi液ye體ti作zuo為wei信xin號hao傳chuan輸shu介jie質zhi,填tian充chong入ru這zhe一yi熱re塑su性xing聚ju氨an酯zhi材cai料liao後hou,開kai發fa出chu了le新xin型xing的de離li子zi導dao體ti,並bing以yi銀yin納na米mi線xian為wei柔rou性xing電dian極ji,聚ju氨an酯zhi為wei封feng裝zhuang材cai料liao,組zu裝zhuang成cheng目mu標biao離li子zi皮pi膚fu。
“動(dong)態(tai)二(er)硫(liu)鍵(jian)具(ju)有(you)鍵(jian)交(jiao)換(huan)作(zuo)用(yong),哪(na)怕(pa)在(zai)室(shi)溫(wen)下(xia)也(ye)可(ke)以(yi)進(jin)行(xing)。材(cai)料(liao)出(chu)現(xian)破(po)損(sun)時(shi),鍵(jian)交(jiao)換(huan)作(zuo)用(yong)會(hui)拉(la)近(jin)分(fen)子(zi)鏈(lian)的(de)距(ju)離(li)並(bing)讓(rang)其(qi)重(zhong)新(xin)堆(dui)疊(die)在(zai)一(yi)起(qi),宏(hong)觀(guan)上(shang)也(ye)就(jiu)表(biao)現(xian)出(chu)自(zi)愈(yu)合(he)的(de)現(xian)象(xiang),靈(ling)敏(min)的(de)觸(chu)覺(jiao)功(gong)能(neng)也(ye)可(ke)以(yi)隨(sui)著(zhe)傷(shang)口(kou)愈(yu)合(he)而(er)恢(hui)複(fu)。”yingwubinjieshao,tongguojixiecijigaibianlvqudaijiyuliziyetizhijiankenidelizioujixianghuzuoyong,nenggouyouxiaotigaojishidianronghechushidianrongdechazhi,congertigaolingmindu。
“這項工作是之前‘仿真肌肉’工作的進階,更接近人體的感受機製,離柔性的人機接口更近了一步。”應鄔彬介紹。
此前,中科院寧波材料所生物基高分子材料團隊曾開發過一種新型聚氨酯(DA-PU)材料,即“仿真肌肉”,適合用作可拉伸電子產品的彈性基體,可確保電子器件在複雜環境下仍能穩定工作。不過,“仿真肌肉”沒有用到離子傳輸機製,而是用到電子傳輸機製。電子和人體的離子不匹配,在人體的應用上有局限。
- 21-12-30科研人員研發出水麵智能保潔無人子母船係統 搭載動態避
- 21-12-31迄今最輕鎂同位素誕生
- 21-12-31我國瞄準智慧育種4.0時代進發
- 21-12-30研究人員開發出可自修複鈣鈦礦太陽能電池 運行500小
- 21-12-30韋布發射升空 五大天文任務可期
- 21-12-31控製調節性T細胞發育的生化“開關”找到
- 21-12-30氣候變暖影響下,這種動物或將麵臨“性別失調”
- 21-12-30“一不小心”活到200歲 太平洋岩魚的長壽秘訣人類可
- 21-12-31埃及法老木乃伊首次“數字化解封”
- 22-04-20超聲波為水下儀器和人體植入設備充電


