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变色龙仿生电子皮肤问世

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  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。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。


文章分类: 电镀知识
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