圖為不混溶動態聚合物薄膜的5層交替層壓薄膜的深度剖面數字顯微鏡照片。圖片來源：斯坦福大學

科技日報記者 張佳欣

據發表在最新一期《科學》雜志上的論文報道，美國斯坦福大學研究人員首次展示了一種多層薄膜傳感器，這種人造電子皮膚可在愈合過程中自動重新排列。這是模仿人類皮膚的關鍵一步。這一進步預示著一個機器人和假肢新時代或將到來，未來它們將擁有類人觸覺的自愈合成材料制造的“皮膚”。

斯坦福大學博士生克里斯·庫珀表示，人類皮膚有很多層，在愈合過程中分工相當明確有序，每一層都會有選擇地自行愈合，以恢復整體功能。而新電子皮膚層可以模仿這一點，它也是由層組成的。它剛剛進化出免疫機制，通過涉及分子識別和信號傳遞的復雜過程，重建具有原始分層結構的組織。

研究人員介紹說，多層人造皮膚具有各自不同的功能層，每層薄至1微米，甚至更薄。10層或更多層堆疊在一起的厚度不超過一張紙。有的層可能感覺到壓力，有的層感覺溫度，還有的層具有張力。不同層的材料可以被設計成具有感應熱、機械或電氣變化的特性。

這種人造皮膚為何能自動重新修復？秘密就在每層的主干都是由長分子鏈組成的，這些長分子鏈通過動態氫鍵定期連接，就像將DNA鏈的雙螺旋連接在一起的分子鏈一樣，這使得材料可以重復拉伸而不會撕裂。

研究人員使用了聚丙二醇和聚二甲基硅氧烷，這兩種聚合物及其各自的復合材料是不混溶的，氫鍵使它們彼此很好地黏合在一起，從而創建了耐用的多層材料。

這兩種聚合物的優點是，當加熱時，它們會變軟并流動，但冷卻時會凝固。因此，通過加熱人造皮膚，研究人員能夠加快愈合過程。在室溫下，愈合可能需要長達一周的時間，但當加熱到70℃時，約在24小時內可愈合。經過設計，這兩種材料在適當的溫度范圍內對外部應力具有與真人皮膚一般的黏性和彈性。

總編輯圈點

棱角分明、材質堅硬、缺乏柔性……如果你仔細觀察我們身邊的各種電子和機器設備，會發現它們絕大多數都有這個共同特征。就連用來提供陪伴或咨詢服務的人形機器人，其外表也是硬邦邦、冷冰冰的，多少與其“身份”有點不太契合。柔性材料領域的科學家們就是盯準了這個痛點，他們試圖“以柔克剛”，用柔性的、貼合的甚至接近人類皮膚的材料，讓電子器件和智能終端變得更有溫度、更加好用。

（來源：科技日報）

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