一襲絲絨長(zhǎng)裙、一身優(yōu)雅氣質(zhì)，鮑哲南和另外4位女科學(xué)家于日前一起摘獲了2017年度“世界杰出女科學(xué)家獎(jiǎng)”。

鮑哲南，美國(guó)斯坦福大學(xué)化學(xué)工程系華人教授，人造電子皮膚的發(fā)明者。正是因?yàn)橛辛怂陌l(fā)明，假肢使用者又能重新?lián)碛杏|覺(jué)。她的研究致力于以電導(dǎo)材料替換傳統(tǒng)聚合物，從而創(chuàng)造具備人體皮膚觸覺(jué)功能的電子皮膚。鮑哲南告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者:“這種皮膚的潛在應(yīng)用即將問(wèn)世。”

皮膚需要的傳感器

鮑哲南向記者展示了其團(tuán)隊(duì)合成的一種彈性體材料，并介紹:“將這塊聚合物裝入電池中，電池內(nèi)部就具備了用于存儲(chǔ)和傳輸鋰離子的所有材料。這種材料硬度很高，但如果用力拉它，又會(huì)展現(xiàn)出柔性和延展性?！?/p>

鮑哲南團(tuán)隊(duì)研制的材料還具有自我修復(fù)功能，她說(shuō):“如果我們切割它，然后再將它們重新放置在一起，斷裂的化學(xué)鍵可以重新連接并將材料修復(fù)為一個(gè)整體?！?/p>

鮑哲南團(tuán)隊(duì)研發(fā)的材料不僅是高電導(dǎo)性和高透性的，這類材料還具有彎曲性、韌性和柔性?！拔覀兊牟牧蠈?lái)可用于制造柔性顯示器?，F(xiàn)在有一些導(dǎo)電材料可替代玻璃甚至塑料，但如果將其彎曲，可能會(huì)被折斷或出現(xiàn)裂紋，而我們的材料強(qiáng)度非常高?！彼a(bǔ)充道。

“我們始終在柔性電子材料領(lǐng)域?qū)ふ伊钊伺d奮的新機(jī)會(huì)?！滨U哲南說(shuō)。早在八九年前，鮑哲南團(tuán)隊(duì)就開(kāi)始致力于傳感器的開(kāi)發(fā)工作，包括壓力傳感器和觸覺(jué)傳感器。其后，他們還開(kāi)發(fā)出了溫度傳感器和濕度傳感器?！巴蝗挥幸惶?，所有的一切似乎都匯集起來(lái)，我聯(lián)想到這些裝置正是我們的皮膚所需要的傳感器?！?/p>

來(lái)自柔性電子的挑戰(zhàn)

硅在各行業(yè)的應(yīng)用已有60多年的歷史，尤其對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。鮑哲南團(tuán)隊(duì)研發(fā)的目標(biāo)不是取代硅，而是尋找新的可能性機(jī)遇。“這是一個(gè)美好的夢(mèng)想，但要夢(mèng)想成真通常意味著迎接挑戰(zhàn)?！彼袊@道。

鮑哲南不想為她的夢(mèng)想設(shè)界，而是希望讓夢(mèng)想走得更遠(yuǎn)?！袄?，我們的手具有感知和觸摸能力。也許通過(guò)我們制造的這些人造皮膚，使我們的手也能‘看見(jiàn)’?！彼f(shuō)，“現(xiàn)在我們只能用眼睛看東西或通過(guò)觸摸感知事物，如果我們制造出人造皮膚，也許我們不僅可以靠觸摸感受，甚至可以靠觸摸‘看’東西?！?/p>

在不久的將來(lái)，鮑哲南的人造皮膚主要應(yīng)用是假肢，它可幫助失去四肢的人恢復(fù)觸覺(jué)。鮑哲南希望自己開(kāi)發(fā)的材料用于可穿戴電子設(shè)備，并完美貼合肌膚，仿若無(wú)物?！霸谀承┣闆r下，我們甚至看不到它，但可穿戴電子設(shè)備可以測(cè)量人體或健康狀況，并提供關(guān)于活動(dòng)和健康狀況的信息?！?/p>

鮑哲南想要的電子器件需要模擬人的皮膚的性能，該性能有拉伸性、自修復(fù)性，還有可以生物降解性，而現(xiàn)在的電子器件都是用硬性材料做的，很難實(shí)現(xiàn)這些性能。“要做成皮膚一樣的電子器件，先要發(fā)明新的材料，也就是要從分子設(shè)計(jì)的方面去實(shí)現(xiàn)?！?/p>

鮑哲南解釋道:“我們需要讓這些材料可以感受，有知覺(jué)，有觸覺(jué)，可以感受到周圍的溫度和不同的環(huán)境，所以我們?cè)O(shè)計(jì)了像金字塔一樣形狀的傳感器，這個(gè)金字塔傳感器具有很高的靈敏度，如果溫度改變，電信號(hào)也會(huì)改變?！?/p>

鮑哲南團(tuán)隊(duì)在研發(fā)柔性材料過(guò)程中遇到的最大挑戰(zhàn)是將上述電信號(hào)通過(guò)神經(jīng)中樞傳輸?shù)酱竽X，然后大腦必須理解這些電信號(hào)，所以這些電信號(hào)需要有一定的傳輸方式和形狀?！澳俏覀冞€需要設(shè)計(jì)一些電子電路，將測(cè)試到的信號(hào)變成大腦可以理解的信號(hào)，并且在動(dòng)物大腦中成功演示?！?/p>

在鮑哲南看來(lái)，人造皮膚的愿景可以使她戰(zhàn)勝挑戰(zhàn)，夢(mèng)想成真。

改變?nèi)祟惿畹难芯?/strong>