3D打印电子皮肤有望实现人机交互

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3D打印电子皮肤有望实现人机交互

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3D打印电子皮肤有望实现人机交互

人类皮肤有1000多个神经末梢,是大脑与外界最大的感官连接,通过触摸、温度和压力提供丰富的反馈。虽然这些复杂的特征使皮肤成为一个重要的器官,但它们也使复制成为一个挑战

通过利用表现出可调电子和热生物传感能力的纳米工程水凝胶,德克萨斯A&M大学开发了一种3D打印的电子皮肤(E-skin),可以像人类皮肤一样弯曲、拉伸和感知

生物医学工程系教授兼研究主任Akhilesh Gaharwar博士表示:“复制触觉并将其融入各种技术的能力为人机交互和高级感官体验开辟了新的可能性。”。“它可能会彻底改变行业,提高残疾人的生活质量。”

电子皮肤的未来用途广泛,包括可穿戴健康设备,可以持续监测运动、体温、心率和血压等生命体征,为用户提供反馈,帮助他们提高运动技能和协调能力

高级功能材料发表的一项研究中详细介绍了电子皮肤技术,该技术是在加哈尔瓦尔的实验室开发的。Kaivalya Deo博士,Gaharwar的前学生、现为Axent Biosciences的科学家,以及Gaharwar's Lab的前Fulbright Nehru博士研究员Shounak Roy是该论文的主要作者

创建电子皮肤涉及开发耐用材料的挑战,这些材料可以同时模仿人类皮肤的灵活性,包含生物电传感能力,并采用适用于可穿戴或植入式设备的制造技术

使用纳米工程水凝胶解决了3D打印过程中电子皮肤开发的一些挑战性方面,因为水凝胶在电子皮肤创建过程中能够降低剪切应力下的粘度,从而允许更容易的处理和操纵。该团队表示,这一功能有助于构建复杂的2D和3D电子结构,这是复制人类皮肤多面性的一个重要方面

研究人员还利用了二硫化钼纳米组件中的“原子缺陷”,这种材料的原子结构中含有缺陷,可以实现高导电性,以及聚多巴胺纳米颗粒来帮助电子皮肤粘附在潮湿的组织上。

罗伊说:“这些专门设计的二硫化钼纳米颗粒充当交联剂,形成水凝胶,并赋予E皮肤导电性和导热性;我们是第一个报道将其作为关键成分的人。”。“这种材料与湿组织的粘附能力对于潜在的医疗保健应用尤其重要,因为电子皮肤需要顺应并粘附在动态、潮湿的生物表面上。”

其他合作者包括德克萨斯农工大学生物医学工程系田丽梅博士团队的研究人员和曼迪印度理工学院的Amit Jaiswal博士。

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