斯坦福大学的博士生克里斯·库珀解释说,人类皮肤的多层次结构在愈合过程中扮演着关键角色,每一层都会根据特定需求独立恢复,以维持整体功能。如今,新研发的电子皮肤同样具备层次结构,每层均由复杂的分子识别与信号传递过程驱动,以重建与原生皮肤相似的分层组织。
这项创新的人造皮肤设计包含多层功能性组件,每层薄至1微米,最多可达10层或更多,总厚度不超过一张纸的厚度。这些层能够分别感知压力、温度和张力,通过定制材料来响应热、机械或电变化。
每层的核心是由动态氢键连接的长分子链构成,类似于DNA双螺旋中的分子链,这种特性赋予材料可重复拉伸而不易断裂的性能。研究人员利用聚丙二醇和聚二甲基硅氧烷这两种不相容的聚合物及其复合材料,通过氢键的粘合作用,成功构建了耐用且层次分明的多层材料。
值得注意的是,这些聚合物在加热时会软化并流动,冷却后则会固化。这一特性使得通过加热人造皮肤加速愈合成为可能。在室温下,自然愈合可能需时一周,但加热至70℃时,愈合时间缩短至大约24小时。经过精心设计,这两种材料在特定温度范围内展现出与人体皮肤类似的粘性和弹性,增强了用户体验。
在当前电子设备与机器人的世界中,棱角分明、材质坚硬的设计往往给人留下冰冷的印象。然而,科学家们正致力于通过柔性材料的创新应用,赋予电子器件和智能终端以温度与亲和力。通过开发接近人类皮肤特性的材料,不仅提升了设备的实用性,也进一步推动了人机交互体验的革新。这一领域的突破性进展,不仅预示着机器人和假肢技术的未来,也为未来的电子设备设计带来了无限可能。