薄如蟬翼的手指納米網傳感器

伍洋

貼在指尖的納米網傳感器可以記錄很多精細動作

近日，科研人員開發了一款超薄的壓力傳感器，這種傳感器可以直接接觸皮膚，感知手指和一些物體的接觸方式，進而記錄一些對醫學和其他領域有用的數據。且這種傳感器對于使用者本身的操作不會產生很大影響，不會影響皮膚敏感度和抓握力，而且堅韌耐磨。研究者還希望這款傳感器可以應用于一些新奇的任務上，比如數字化記錄手工藝人指尖的精細動作。

記錄手部運動和其他物理細節是頗具意義的。雙手是我們與各種環境進行直接交互和操縱的主要工具。通過記錄雙手執行各種任務的方式，可以幫助到諸如運動醫學以及神經工程學等領域的科研人員。但是想要捕獲這些數據并不是一件容易的事情。

來自日本東京大學研發團隊的科研人員表示：“我們的指尖非常敏感，實際上不足一微米的超薄塑料薄膜都會影響觸感。因此，指尖的可穿戴設備必須非常薄。但是太薄的話會使傳感器變得非常脆弱，很容易因為摩擦或一切其他的動作而損壞。為了克服這個問題，我們創造了一種特殊的功能材料，這種材料薄而多孔，稱為納米網傳感器。”

這個傳感器由兩層網組成，這兩層網都采用了一種名叫電紡的工藝制成，這是一種類似于蜘蛛織網的工藝。第一層是絕緣聚氨酯網，纖維厚度約200～400納米，大概是人類頭發粗細的1%。第二層是一個構成模板的網，這層網構成了傳感器的功能電子元件。有趣的是這層網由黃金制成，但是在制作時會使用聚乙烯醇作為支撐架。聚乙烯醇是一種通常用于制造隱形眼鏡的材料，加工完成后會被沖走，只留下黃金材料。這兩層網結合會形成一個既靈敏又抗壓的壓力和運動傳感器。

這是世界上首個不會影響皮膚敏感度的指尖傳感器。值得一提的是，這種傳感器十分堅韌，即使在與物體表面以100千帕斯卡的力摩擦300次的情況下，也不會發生斷裂，而且依舊能保持其作為壓力傳感器的功能。研發團隊希望能夠實現，使用該傳感器記錄工匠甚至技藝高超的外科醫生的精細操作。如果能夠數字化記錄他們的操作過程，就有可能訓練機器以超乎以往的逼真度來代替人類執行任務。