盡管這種電子皮膚擁有輕薄、韌性強(qiáng)、更好地感知周圍環(huán)境等優(yōu)點(diǎn),目前由于成本較高,普遍應(yīng)用尚需時(shí)日。主要集中在醫(yī)療、人工智能以及虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域。
醫(yī)療中仿生醫(yī)學(xué)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(shí)上觸覺系統(tǒng)對(duì)義肢來說相當(dāng)重要。為此格拉斯哥大學(xué)(University of Glasgow)的研究團(tuán)隊(duì)利用石墨烯開發(fā)出一款柔軟的電子皮膚結(jié)合對(duì)肢體構(gòu)造與運(yùn)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(xì)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(dòng)作是無法實(shí)現(xiàn)的。義肢無法控制這些動(dòng)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(yáng)能電池,能夠驅(qū)動(dòng)一組感測(cè)器,讓人工肢體產(chǎn)生觸覺。
研究負(fù)責(zé)人 Ravinder Dahiya 博士表示:「在人工肢體上,除了靈活性和分布式感測(cè)器外,還需要注意動(dòng)力來源?!挂虼藞F(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)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(qiáng)韌且具有延展性的材料,堆疊在一個(gè)太陽(yáng)能電池上。石墨烯不僅能導(dǎo)電,并且還是透明的,能讓 98% 的光穿透到下面的太陽(yáng)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(yáng)能電池便負(fù)擔(dān)隨時(shí)供電的任務(wù),而團(tuán)隊(duì)也另外設(shè)計(jì)了另一個(gè)具有超級(jí)電容器的開發(fā)原型,能儲(chǔ)存多余能量。
研究團(tuán)隊(duì)利用了他們?cè)?2015 年率先研發(fā)出生產(chǎn)大片廉價(jià)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(gè)義肢或機(jī)器人等較大的範(fàn)圍。Ravinder Dahiya 預(yù)計(jì)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(rèn)為,除了人工肢體以外,這款電子皮膚只要搭配太陽(yáng)能電池,即便在沒有電力的偏遠(yuǎn)地區(qū),也可搭配感測(cè)器用于健康監(jiān)測(cè),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(jī)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。