电子皮肤(e-skin)是一种柔性薄膜状的材料，被设计用来模拟人体皮肤的性质，对温度和压力等环境刺激做出反应。具有柔性和紧凑的电路，电子皮肤有多种潜在医学和机器人领域的应用。例如，这项技术可以使带假肢的人恢复触觉。
 
研究人员正在将这个概念进一步深化，使电子皮肤具有人类皮肤没有的特性。来自韩国的研究人员创造了一种电子皮肤材料，不仅对温度和压力，还会以模仿味觉或嗅觉的方式对化学刺激进行反应。在最新一期的《Advanced Materials》期刊中，他们介绍了这种被称为“电子嗅觉皮肤”的材料。

这种具有柔性并略有弹性的薄膜由碳纳米管制成，长线由许多碳纳米管旋转而成，分层的设计比单个组件强度更高。研究人员将这些导电纤维交叉放置并嵌入到电介质中。碳纳米管电路被放置在聚二甲基硅氧烷(PDMS)衬底上。
    
制备出一种可折叠、扭曲、拉伸和感应的材料。该皮肤通过压电式电容传递信号，意味着它将产生电容的变化来对刺激进行反应。
    
就像真的皮肤，这个电子皮肤响应压力和温度变化。感应能力被集成到皮肤的每个像素上，意味着该设备不仅可以探测刺激，还可以确定它的位置。
对于皮肤来说，该材料具有更不寻常的特性：它可以区分不同类型的化学刺激。当接触类似己烷的非极性液体，它产生很小的电容响应。另一方面，对更多类似丙酮或水等的极性分子产生强烈的电容响应。不同溶剂诱发不同的可重复皮肤响应特征。

“之前没有关于在同一设备中能够感知触觉和嗅觉刺激的混合电子皮肤的研究报告，”论文第一作者兼研韩国首尔崇实大学研究员Do Hwan Kim说。
    
能够区分这些化合物的能力类似于人类的鼻子或舌头，Kim说。
    
同时存在其他可以检测化学刺激的传感器，将所有传感器整合到电子皮肤材料中，对于机器人传感应用特别有价值。将不同的传感方式集成到一个材料中，使它们更为紧凑而高效。
然而，这样的多功能性需要特别注意：因为电子皮肤使用同样的输出，通过改变电容，测量许多不同的变量，没有明确的方法来区分哪个特定的变量在变化。
    
并没有参与这项研究的德克萨斯大学奥斯汀分校的研究员Nanshu Lu说：“这项工作的好处是非常明显的，只需要一个设备，便可以实现这么多的使用模式”。然而她说，“如果受到一系列的刺激，不可能将每个都区分出来。因为总会有串音。”
    
在未来，研究人员希望能找到一个方法来分离出每个变量的信号，使该材料能够在同一时间报告多种刺激。 


来源：新材料在线