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，不過相較于電子皮膚來說，這些“便攜”的產(chǎn)品都太過笨重了。

　　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，還能實時測量人的心跳脈搏、血壓血糖，能夠發(fā)光發(fā)熱、存儲數(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》中的機器人。而科學家開始研究電子皮膚則可以溯源到1970年代，那個帶著傳感器的假手。其后，在2004年科學家發(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年由美國斯坦福大學的科學家提出并制造的一種可以伸縮的微小的太陽能電池，可以為電子皮膚的壓力傳感器等提供能量。在2013年，斯坦福大學還發(fā)明了一種可以藏在文身貼里的電子皮膚。

　　如何實現(xiàn)電子皮膚的功能？

　　要實現(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?，F(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折斷或者碎得掉渣。到達納米級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出現(xiàn)裂紋，碎裂的電子產(chǎn)品一般就無法使用了。

　　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，通過結(jié)構(gòu)上的新設(shè)計來實現(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？目前常見的結(jié)構(gòu)主要有三大類：

　　1.手風琴結(jié)構(gòu)

　　先把一塊作為襯底的高分子聚合物拉伸到它本來長度的兩倍長，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，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。同時一張本來不能拉伸的紙條，在這樣的處理之后，就能夠有一定程度的拉伸和彎曲了。