太阳能电池驱动传感 让义肢有触觉

仿生医学透过了解生物构造与运作原理，研发新的机械或技术，很大部分在于帮助解决人体缺陷带来的不便，像是回复失去的感官知觉。例如人工耳蜗(电子耳)能恢复受损的听力、视网膜植入物也能帮助盲人重见天日，不过市面上还没有一款义肢，能够让失去肢体的人感受到触觉。

触觉系统对义肢来说相当重要，光是把水果从树上摘下，或是把洋芋片从包装中拿出来这类微不足道的小动作，假如没有对触摸或压力的感知，都会变得无法实现。有鑑于此，格拉斯哥大学(University of Glasgow)的研究团队稍早利用石墨烯开发出一款柔软的电子皮肤，能够进行敏锐的压力量测。该团队在《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)上发表此一成果，说明隐藏在皮肤下的太阳能电池，能够驱动一组传感器，让人工肢体产生触觉。

研究负责人Ravinder Dahiya 博士表示：“在人工肢体上，除了灵活性和分布式传感器外，还需要注意动力来源。”因此团队设计出新的电子皮肤，由单层石墨烯制成──只有一粒原子厚度的碳片组成强韧且具有延展性的材料，堆叠在一个太阳能电池上。石墨烯不仅能导电，并且还是透明的，能让98% 的光穿透到下面的太阳能电池中充电。

研究团队进行测试时，发现石墨烯电子皮肤若没有通电开启，义手就会没有办法控制抓取物体的力道，并将其捏碎;但电子皮肤开启后，义手便能够像普通的手一样触摸，并以轻轻抓住物体。

现在电子皮肤每平方公分只需要20 nW的功率，太阳能电池便负担随时供电的任务，而团队也另外设计了另一个具有超级电容器的开发原型，能储存多余能量。

研究团队利用了他们在2015 年率先研发出生产大片廉价石墨烯的技术，持续尝试将石墨烯电子皮肤材料延展，以复盖整个义肢或机器人等较大的范围。Ravinder Dahiya 预计将来5~10 公分的石墨烯电子皮肤只需要1 美金就可以制作出来。他认为，除了人工肢体以外，这款电子皮肤只要搭配太阳能电池，即便在没有电力的偏远地区，也可搭配传感器用于健康监测，像是糖尿病患者的血糖状况。

FR：科技新报