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具有疼痛感知功能的仿生皮肤
材料人客服小谭     2022-05-18 微信扫码分享 登录后可收藏  
应用场景:
人机交互、智能假肢和软体机器人
关键性能:
石墨烯片层之间相互堆叠形成的动态网络可以通过不同程度的滑移灵敏地响应外界应变刺激,从而实现低应变下正常的触觉感知和高于应变阈值的痛觉感知。进一步研究表明,通过调控石墨烯片层的厚度,可以实现应变阈值在7.2%到95.3%范围内变化
产品介绍:

据中科院官网报道,中国科学院宁波材料技术与工程研究所智能高分子材料团队研究员陈涛和副研究员肖鹏,基于在碳基/高分子复合薄膜的构筑及其柔性驱动与传感方面的研究(ACS Nano, 2019, 13, 4368;Nano Energy, 2019, 59, 422;Nature Commun., 2020, 11, 4359;Nano Energy, 2021, 81, 105617;Adv. Funct. Mater., 2021, 31, 2105323;Adv. Funct. Mater. 2022, 32, 2107281;Nano-Micro Lett.,2022, 14, 32;Nano-Micro Lett.,2022, 14, 62等),受生物软组织应变机械增强的启发,提出了基于SPS效应的仿生皮肤,实现从触觉到痛觉感知的动态转变。 本工作采用界面自组装和原位功能化策略,构筑了具有界面互锁结构的二维石墨烯基弹性超薄膜(ECF)。与基于一维碳纳米管的ECF不同,基于二维石墨烯片层的ECF表现出随应变正向变化的GF行为,这和真实脊椎动物的神经感觉系统具有相似的感知趋势。在ECF中,石墨烯片层之间相互堆叠形成的动态网络可以通过不同程度的滑移灵敏地响应外界应变刺激,从而实现低应变下正常的触觉感知和高于应变阈值的痛觉感知。进一步研究表明,通过调控石墨烯片层的厚度,可以实现应变阈值在7.2%到95.3%范围内变化。这种优异的性能可调性将促进ECFs在基于SPS效应的仿生皮肤中的应用,去模仿人体组织的疼痛感知功能,如监测肌腱的过度拉伸以及手背皮肤受到拉扯产生的痛觉。受河豚皮肤三维形变启发,研究将ECF集成为自支撑形式的仿生皮肤,可以灵敏感知接触或非接触式机械刺激以及实时监测三维气动形变。研究还显示,可以通过SPS效应有效地检测到处于过度膨胀状态的三维形变,实现动态的痛觉感知。未来,基于SPS效应的ECFs有望在安全友好的人机交互、智能假肢和软体机器人中得到广泛应用。 相关研究成果以Biomimetic Skins Enable Strain-Perception-Strengthening Soft Morphing为题,发表在Adv. Funct. Mater., 2022, 32, 2201812上。


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