假指纹可能听起来像愚弄联邦政府的另一种伎俩。 但是今天报道的世界上第一个人造印刷品的应用更加凉爽。 模仿每个手指上印有旋转设计的电子材料可以感知压力,温度甚至声音。 虽然这项技术尚未在实验室外进行测试,但研究人员表示,这可能是增加假肢感觉或甚至增强我们已有感觉的关键。

“这是一项有趣的工作,”伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校的材料科学家约翰罗杰斯说,他没有参与这项研究。 “它确实增加了可以与皮肤整合的传感器类型的工具箱。”

被称为电子皮肤的电子皮肤已经开发多年。 有几种技术用于模拟真实人体皮肤的感觉,包括可以监测脉搏或温度等健康因素的传感器。 但是之前的电子皮肤能够“感觉”只有两种感觉:温度和压力。 韩国蔚山国家科学技术研究所的化学工程师Hyunhyub Ko表示,复制指尖还有其他挑战,尤其是模仿它们能够感受到质地微小变化的能力。

所以在这项新研究中,Ko及其同事开始使用一种薄而柔韧的材料,其脊部和凹槽非常像自然指纹。 这使他们能够创造出他们所谓的“微结构铁电皮肤”(在下图中展开)。 电子皮肤对压力,质地和温度的感知都来自一个高度敏感的结构,称为互锁的微型圆顶阵列 - 夹在电子皮肤底部两层的微小圆顶,如下图所示。

新的人造指纹感觉质感,听到声音
Park et al。,蔚山国家科学技术研究所

以下是它的工作原理:当来自外部的压力将两层拼接在一起时,会产生电流,贯穿材料的厚度。 然后通过电极监测电流并记录为压力 - 电流越大,压力越强。 小组今天在“ 科学进步”杂志上报道, ,但方式与其他技术类似。 当暴露于温暖时,电子皮肤材料会松弛,但冷却后会变硬。 在这两种情况下,刚度的细微变化都会产生科学家可以记录为温度峰值或下降的电流,这与他们推断电流压力的方式大致相同。

但也许最意想不到的是,人造指纹也可以拾取音频线索。 那是对的 - 电子皮肤可以听到 Ko解释说,噪声可以在电子皮肤中产生小的振动,这会在微电子阵列中产生轻微的扰动,从而发出电信号。 为了测试这一点,他和他的团队在电子皮肤旁放置了一组扬声器,并在单词皮肤上播放了字母的录音。 使用一台测量声波频率的机器,他们记录了人工皮肤从每个字母“听到”的频率模式。 后来他将频率记录与原始频率记录进行了比较,然后将其与智能手机的频率记录进行了比较。 最令人惊讶的发现? “我们的电子皮肤比智能手机上的麦克风听起来更好。”

Ko说,压力,质地,温度和声音信号将如何传递到大脑中,这是他的下一个挑战。 其他研究人员利用 ,但Ko计划研究其他技术,以找到最适合他实验室电子皮肤的技术。

罗杰斯说:“这个领域在过去几年里已经开始在研究水平上升温,人们正在研究如何制造高性能电子传感器......它们可以紧密地贴在皮肤上。” “在皮肤安装传感器的背景下,它是一套聪明的想法和材料[用于]设计这种设备。”

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