電子皮膚：貼在你手腕上的可穿戴設(shè)備

　　現(xiàn)如今，可穿戴的電子產(chǎn)品，例如手環(huán)、iwatch、谷歌眼鏡等大受歡迎，不過(guò)相較于電子皮膚來(lái)說(shuō)，這些“便攜”的產(chǎn)品都太過(guò)笨重了。

　　電子皮膚作為一種可穿戴電子產(chǎn)品，不同于現(xiàn)在常見(jiàn)的可穿戴設(shè)備，它輕薄得像你的皮膚一樣，可以貼在你的手腕或者身體其他任何需要的位置，甚至能成為你身體的一部分。

　　電子皮膚有什么功能？

　　眾所周知，皮膚是我們和周圍環(huán)境接觸的保護(hù)層和中介，我們用手掌的皮膚去感受杯壁的冷熱，用手指的皮膚感受衣物的材質(zhì)紋理，用舌頭的皮膚感覺(jué)酸甜苦辣，用鼻腔的皮膚聞到花香。而人造的電子皮膚就是：它除了能做到人類皮膚能做到的這些之外，還能實(shí)時(shí)測(cè)量人的心跳脈搏、血壓血糖，能夠發(fā)光發(fā)熱、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，甚至還有一種貼在舌頭上的電子皮膚，能讓盲人看到周圍的物品。

　　電子皮膚最初出現(xiàn)在大眾的視野中是科幻作品，比如《星球大戰(zhàn)》的假手和《終結(jié)者》中的機(jī)器人。而科學(xué)家開始研究電子皮膚則可以溯源到1970年代，那個(gè)帶著傳感器的假手。其后，在2004年科學(xué)家發(fā)明了可彎曲的矩陣皮膚，2008年又發(fā)明了微結(jié)構(gòu)的壓力傳感器。而近年電子皮膚也由于在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的潛力，得到了廣泛研究和關(guān)注。比如在2011年由美國(guó)斯坦福大學(xué)的科學(xué)家提出并制造的一種可以伸縮的微小的太陽(yáng)能電池，可以為電子皮膚的壓力傳感器等提供能量。在2013年，斯坦福大學(xué)還發(fā)明了一種可以藏在文身貼里的電子皮膚。

　　如何實(shí)現(xiàn)電子皮膚的功能？

　　要實(shí)現(xiàn)電子皮膚的功能，首先要把電子器件做得又薄又輕，更關(guān)鍵的問(wèn)題在于如何讓它能夠柔軟地貼合皮膚且不至于因彎折而壞掉。現(xiàn)如今使用最為廣泛的電子器件是硅做的，而硅的薄片你可以想象成一片薄脆的餅干，難以彎曲，如果用力彎曲拉扯就會(huì)折斷或者碎得掉渣。到達(dá)納米級(jí)別厚度的硅納米帶是可以彎曲的，但是在拉扯或者壓縮下也會(huì)出現(xiàn)裂紋，碎裂的電子產(chǎn)品一般就無(wú)法使用了。

　　研究者們?yōu)榱私鉀Q電子皮膚在彎折和拉扯壓縮下斷裂的問(wèn)題，鉆研出了許多不同的方法。主要分為兩大方向，其一是利用本身就可以彎曲拉扯不會(huì)壞掉的高分子聚合物新材料，就像樹脂或者橡膠那樣的本身具有彈性的材料，來(lái)制造新型的電子皮膚；其二是利用現(xiàn)有的常規(guī)電子材料，通過(guò)結(jié)構(gòu)上的新設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)可以彎折的電子皮膚。

　　那什么樣的結(jié)構(gòu)能夠使得本來(lái)薄脆、彎曲拉扯下容易斷裂的材料變成貼合皮膚，能承受較大程度彎折的電子皮膚呢？目前常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)主要有三大類：

　　1.手風(fēng)琴結(jié)構(gòu)

　　先把一塊作為襯底的高分子聚合物拉伸到它本來(lái)長(zhǎng)度的兩倍長(zhǎng)，再將一片很薄的硅條貼合在它上面，然后放松下面的襯底，硅條就變得彎彎曲曲或者皺巴巴了。這樣處理之后的硅材料就可以承受100%以內(nèi)程度的拉伸。這就像是將一根橡皮條拉長(zhǎng)，再在上面貼一張紙條，放松之后紙條順著拉伸的方向變得皺起來(lái)。同時(shí)一張本來(lái)不能拉伸的紙條，在這樣的處理之后，就能夠有一定程度的拉伸和彎曲了。