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两个研究小组展示了在制造能够模仿人类皮肤能力的人工传感器方面取得的进展，这项进步可以赋予机器人更精密的触觉。
尽管各团队在其设备中使用了不同的技术，但每个团队都生产出一种柔性传感器网格，能够记录仅几千帕的压力，这相当于人类皮肤上的轻微触摸。这两个研究小组于9月12日在Nature Materials在线发表的论文中公布了他们的实验结果。（大众科学是自然出版集团的一部分。）
加州大学伯克利分校的电气工程师、一项新研究的作者Ali Javey说：“目标是真正开发一种材料系统，使其功能非常类似于我们的人类皮肤。” Javey的研究小组构建了一个相对较大的垫子，边长七厘米，包含342个带有纳米线晶体管的独立传感器像素。整个网格覆盖着一层柔性层，即使在轻微压缩下，其电气属性也会发生变化。“当你施加压力时，橡胶的导电性能会发生变化，”Javey说——底层传感器像素可以检测到这种变化。该小组展示了传感器阵列感知零到15千帕压力的能力，Javey说这大致符合人类在处理日常物体时遇到的范围。
该小组通过弯曲其设备2000多次来测试其柔韧性，之后研究人员报告称，传感器的性能基本保持不变。“它们非常灵活，”Javey说。“主要原因是我们使用的活性材料由非常薄的纳米级材料组成。”
斯坦福大学的另一个独立研究小组将其传感器技术基于晶体管，该晶体管包含一层橡胶层，橡胶层上印有微米级凸起结构，如金字塔或柱子。橡胶层的局部厚度会随着压力的变化而变化，同时，微结构之间捕获的空气暂时移位，其局部成分也会发生变化。这两种效应都有助于改变该层的电容，当结合到晶体管中时，电容的变化会带来可检测到的电流变化。
微结构还提高了橡胶层的弹性，一旦压力源从传感器上移除，就可以实现毫秒级的更快复位时间。斯坦福大学材料科学家和该研究的作者鲍哲南说：“如果我们在小结构之间打开一些空间，那么橡胶就有扩展的空隙空间，它们可以更像弹簧一样反弹回来。”
斯坦福大学的研究小组展示了，在橡胶层顶部放置一只单独的丽蝇，仅增加0.003千帕的压力，电容就发生了可测量的变化。当集成到晶体管中时，该小组的压力传感器记录的压力范围为零到大约18千帕。然而，该晶体管组装在刚性硅晶片上，而真正类似皮肤的实现需要更柔韧的基板。她说她的团队目前正在研究这种方法。
然而，鲍哲南和她的同事确实在一个更简单的设备中展示了他们的微结构弹性层的柔性潜力。他们构建了一个柔性面板，每个方向都有八个交叉电极，其交叉点形成一个64像素的传感器，能够记录其表面上仅几克质量的重量，相当于约16千帕的压力。
Javey承认，扩大传感器阵列的尺寸和缩小像素尺寸将是一个挑战。但是应用将是广泛的。“对于机器人技术，人们对开发这种人工皮肤以赋予机器人触觉非常感兴趣，”他说。生产更逼真的假肢是另一种可能性，尽管很可能这是一个更长远的目标。“在这方面，真正具有挑战性的是皮肤如何与我们的大脑连接，”Javey说。
除了机器人和假肢应用外，鲍哲南还设想了可植入传感器来监测血压，或者汽车的方向盘可以感应到驾驶员何时打瞌睡并松开了握力。“有很多方向，所以我们对此感到非常兴奋，”她说。