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半導體 製造具觸感人工皮膚

一隻蝴蝶停留在微結構膠片感應器上,新的人工皮膚甚至能感測到蝴蝶的重量。(路透)

一隻蝴蝶停留在微結構膠片感應器上,新的人工皮膚甚至能感測到蝴蝶的重量。(路透)

2010/09/14 06:00

〔編譯魏國金/綜合十二日外電報導〕兩組美國研究團隊從有彈性的半導體材料,研製出具有觸覺感測的人工「皮膚」,將來可能打造出靈巧得足以握蛋,同時也有力拿穩平底鍋的機器人。

足以讓機器人拿穩平底鍋

這份發表在英國期刊「自然材料」的研究報告指出,實驗顯示該材料對壓力反應的速度幾與人類皮膚相同。雖然一些重要的障礙仍有待克服,但研發專家咸信,這項成就為現今笨拙的人工手臂與機器人,被代之以更聰明、具觸覺感測的新一代義肢與機器人,邁出關鍵的一步。

加州大學柏克萊分校電子工程專家傑維指出,長久以來科學家苦思如何讓機器人根據所接觸的不同物質,來調整力度。壓力感測材料的設計即是為克服這項挑戰。

為新一代義肢邁出關鍵一步

英國廣播公司(BBC)新聞網指出,傑維研究團隊研發的「電子皮膚」(e-skin)是由交叉的矽鍺合金奈米線所建構,奈米線層覆蓋於薄膠片上,形成薄膜電晶體(TFT),其上有壓力感測層。穿流於薄膜電晶體的電流量是由運作於膠片上的壓力所決定,壓力越大,流過的電流也越大。

研究人員將薄膜電晶體物件摺疊成半徑比鉛筆還小的形狀,但效能絲毫不減。同時,在測試一塊四十九平方公分的原型電子皮膚後,發現其能感測○至十五千帕的壓力,相當於打字或拿東西等日常活動所使用的力量。

史丹佛大學的化學工程專家鮑哲南則採取不同的進路,其研發的核心就是薄膜電晶體中間的微結構膠片,她說︰「有別於在奈米薄膜電晶體列陣上覆蓋壓力感測電阻器層,我們讓電晶體能夠感測壓力,我們的微結構膠片能更快速的彈回原本形狀、同時敏感度更高。」

她指出,其研發的成品甚至能監測到一隻蝴蝶停留其上的重量,而且「反應的時間媲美人類皮膚,速度非常快,僅在毫秒之間。」

都柏林三一學院的奈米科技學家柏蘭德,在「自然材料」的評論文章中讚揚這兩個不同進路的研究,指其展現出以低價的製造技術解決重要技術問題的可能性,他也提到,仍有創意改善的空間,比如縮小感應器的距離,使得「感覺」能夠極大化。

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