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变色龙仿生电子皮肤问世

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发表于 2019-1-9 09:58:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
变色龙是一种非常奇特的生物,它善于随环境的变化,随时改变自己身体的颜色。变色既有利于隐藏自己,又有利于捕捉猎物。变色这种生理变化,是在植物性神经系统的调控下,通过皮肤里的色素细胞的扩展或收缩来完成的。
美国斯坦福大学研究人员日前制造出一种有弹性、可变色的压力敏感材料,它是迄今最接近变色龙皮肤的人造材料。用不同力度触摸这种电子皮肤,它会改变颜色。
变色龙仿生电子皮肤问世
研究人员指出,将来这种电子皮肤在交互式可穿戴设备、人造义肢、智能机器人等方面有着广泛应用。类似的变色材料以往也有,但很少有材料还能感知压力,而且没有一种是有弹性的。
新的电子皮肤首次具有这三种特点。论文第一作者、斯坦福大学的周河秀(音译)说,这是一种仿变色龙的弹性电子皮肤,改变所施压力的大小和时间,就能很容易地控制电子皮肤的颜色;反过来,还能通过电子皮肤的颜色变化来分辨压力大小。
新电子皮肤主要由两个部分组成:弹性微结构聚合材料和弹性电致变色聚合材料,前者能随压力改变电压,后者能随电压变化而变红或变蓝。
研究人员用一个绒毛熊演示了电子皮肤是怎样变色的。他们给小熊掌上贴上压敏材料,并与放在小熊腹部的电致变色材料连接。电致变色材料先是暗红色,轻握小熊掌(压力约50千帕)时变为蓝灰,放开后又变回暗红,用大力握时(约200千帕)变为淡蓝色。
研究人员解释说,这是一个多步骤的过程。握手的压力使压敏材料电阻下降,由此使电致变色材料的电压升高,氧化材料使其化学结构发生轻微改变,从而明显改变其吸收光谱。压力消除后这一过程会迅速逆转。
虽然研究中所用的电致变色材料只能在红蓝之间转变,但研究人员希望其他电致变色材料能有更多颜色,这样就可带来更广泛的应用。电子皮肤有可能与可穿戴或携带设备结合,如衣服、智能手机、智能手表等,把各种颜色整合到一种设备中,可作为一种互动式装饰或表达情绪方式。
周河秀说,电子皮肤颜色的改变还可用于分辨压力,这种系统能与任何想知道其表面压力的东西结合。此外,它还有伪装功能,可用于义肢和智能机器人。弹性系统能很好地贴附在曲面和动态表面上,传统的坚硬材料却做不到这一点。
压电材料刺激变色材料,就是人造的五彩皮肤,它和变色龙皮肤的原理有一点像:后者是神经刺激色素细胞扩张、缩小。人造仿品更简单可控;天然真品则能视颜色、温度、内分泌、精神状态而变色,更复杂有趣。将来发明一种随心情变色的皮肤,也不是不可能。到那时,我们看着股市大盘,脸真的会变绿。
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