電子皮膚：智能手機(jī)“接班人”

原標(biāo)題：電子皮膚：智能手機(jī)“接班人”

 智能手表可以幫助我們監(jiān)測睡眠和心率；智能音箱可以告訴我們今天的天氣、適宜穿什么衣服以及實(shí)時(shí)新聞；智能手機(jī)能做得更多，囊括衣食住行方方面面……不久的將來，這些功能可能全部將由“電子皮膚”代勞。

近日，未來科學(xué)大獎(jiǎng)科學(xué)委員會(huì)委員、美國斯坦福大學(xué)教授鮑哲南在英國《自然》雜志發(fā)表報(bào)告稱，他們首次成功開發(fā)出更易量產(chǎn)的高密度、高靈敏度可拉伸晶體管陣列，這一成果是柔性電子領(lǐng)域制造工藝的新突破。鮑哲南曾表示，智能手機(jī)是現(xiàn)在，而人造電子皮膚是未來，是下一代電子工業(yè)發(fā)展的方向。

像人類一樣感知周圍環(huán)境并給出反應(yīng)

在解釋這項(xiàng)成果的價(jià)值時(shí)，鮑哲南解釋道：“集成電路里面有很多層不同的材料，這些材料都必須做成很小的不同形狀，然后一層層疊加，整個(gè)工藝有幾十到上百的步驟。”她透露團(tuán)隊(duì)用8至10年的時(shí)間才完成整個(gè)工藝研發(fā)，“這證明用電子皮膚一樣的電子材料來做電子器件，是一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)的事情，而不再是科幻場景。電子皮膚的實(shí)現(xiàn)只是時(shí)間問題，把這個(gè)集成越做越大，功能越做越多，我們證明了第一步。”

“電子皮膚很神奇。”從事柔性材料研究多年的哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）材料科學(xué)與工程學(xué)院副教授王華濤向科技日?qǐng)?bào)記者表示，電子皮膚就是一種智能的仿生皮膚。研究之初，科學(xué)家們受到人類皮膚有觸覺、能對(duì)外界事物進(jìn)行感受的啟發(fā)，產(chǎn)生了創(chuàng)造出和人類皮膚一樣柔軟透明、能感應(yīng)到熱與力等外界信息的智能仿生皮膚的想法。這個(gè)想法一旦實(shí)現(xiàn)，就等于機(jī)器擁有了像人類皮膚一樣的表層，可以接收外界信息，和人一樣感知環(huán)境信息，并給出相應(yīng)反應(yīng)。

“這種電子皮膚的‘皮膚’一般會(huì)選用柔性、透明并且能夠制作成薄片的材料或者復(fù)合材料，而電子皮膚‘電子’方面的實(shí)現(xiàn)大多靠在柔性透明材料基體上加入具有一定電學(xué)特性的材料復(fù)合，或是直接在其表面刻蝕集成電路，把力、熱的信號(hào)探測出來并傳遞出去，輸入到相關(guān)電子設(shè)備中。”王華濤表示。

可進(jìn)行無線支付的“電子紋身”

不光聽來酷炫，電子皮膚對(duì)于現(xiàn)代人類社會(huì)的智能發(fā)展極其重要。

“電子皮膚實(shí)質(zhì)上是仿生皮膚，我們研制它的主要目的就是利用它仿生。”王華濤表示。如今，機(jī)器人的智能化和仿生化水平越來越高，而電子皮膚可以很好地貼覆在機(jī)器人外殼表面，讓機(jī)器人能夠接近甚至達(dá)到與人一樣的“靠表皮感應(yīng)外界事物的能力”，并傳遞至機(jī)器人中心控制系統(tǒng)，使其做出相應(yīng)的反應(yīng)。這對(duì)促進(jìn)機(jī)器人智能化水平的作用將是革命性的。

此外，這種智能皮膚還可以貼覆在智能家居電器表層，感應(yīng)外界指示并執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)，提升智能化程度，便利人們的生活。據(jù)王華濤介紹，目前他們已經(jīng)成功研制出一種基于石墨納米片的柔性電子皮膚，實(shí)現(xiàn)了對(duì)壓、拉、彎、沖擊以及聲音震動(dòng)的多方位傳感，在可穿戴電子領(lǐng)域里將會(huì)有廣闊的應(yīng)用空間，為假肢制造、機(jī)器人設(shè)計(jì)、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域搭起了橋梁。

以可穿戴設(shè)備為例，電子皮膚可以一改人們對(duì)于可穿戴智能設(shè)備的傳統(tǒng)印象，讓它們不再只能像智能手機(jī)、智能眼鏡一樣工作，而是可以像貼身衣物般柔軟、可伸縮，甚至可以將體積一再縮小，成為人類皮膚上的“電子紋身”。“未來人們可以通過掃描貼在皮膚上的‘電子紋身’獲取資訊甚至完成支付，這款‘紋身’會(huì)代替你的錢包，以及代替手機(jī)的無線支付功能。”王華濤預(yù)測。

鮑哲南曾對(duì)媒體表示，要實(shí)現(xiàn)電子皮膚的設(shè)想，還需要在材料、工藝方面進(jìn)行很多基礎(chǔ)研究；在工藝角度實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜、更大型的集成電路方式；并且開發(fā)出由簡單到復(fù)雜的應(yīng)用場景。對(duì)于未來電子皮膚的發(fā)展，她認(rèn)為人造電子皮膚是“不可避免的一個(gè)趨勢(shì)”，但目前“還處在起始階段”。