近几年有不少关于电子皮肤的研究突破,它本质上是一种电子检测装置,用于模拟人体皮肤的特性和功能,帮助采集人体的各种生理信号、以及感知不同的环境刺激,实现人工触觉的最基本功能。人类皮肤的触觉是难以模拟的,电子皮肤需要具有弹性、延展性、温度感知、压力感知等特性,此外还得能读取数据。
电子皮肤在人工义肢、机器人、医疗检测和诊断等方面有着广泛而巨大的应用前景。如电子皮肤可以直接安装在皮肤上,甚至可以植入人体内部,故电子皮肤又被称为“第二层皮肤”。
柔性电子皮肤的高端器件
第二层皮肤将由功能性电子设备组成,这些功能性电子设备可与人类在其皮肤上或人体内部进行交互。功能性设备可分为系统级应用的传感器,集成电路,显示器和电源。和记怡情娱乐官网在这里介绍第二种皮肤的关键功能设备。
传感器
因此,正在积极开发用于生物医学应用的皮肤传感器。用于测量生物电势的系统级表皮传感器,温度,甚至最近已经报道过应变传感器。
集成电路
本质上可拉伸的电子电路对于皮肤安装设备中的应用是非常期望的。最近通过开发可伸缩的本征可拉伸晶体管制造来实现本征可伸缩有源矩阵阵列。这对于用于功能电子器件的集成电路的高密度器件阵列很重要。该制造过程涉及开发用于电介质,半导体的光图案化过程。实现了高密度晶体管(347个晶体管cm-2)阵列。可拉伸晶体管阵列被制造成模拟和数字电路,以及用于触觉传感器阵列的有源矩阵。
3D集成可拉伸电子器件是实现高密度设备的新方向,而高密度设备可能需要使用单层格式的较大面积。通过预先设计的可拉伸电路的转移印刷,证明了用于3D集成可拉伸电子电路系统的框架。3D集成可伸缩电子系统由四个电子电路组成。每层都有各自的功能,并且每层都使用垂直互连访问过程进行连接。然后将3D集成可拉伸系统用于可拉伸的紧凑型多通道传感器中,以控制用于人机界面的无线机械臂。
电源设备
对于柔性电子皮肤的设备而言,开发稳定的电源系统对于使设备可靠且连续地运行至关重要。可充电电池是最明显的选择,因为它们首先被商品化为便携式电子设备的电源。
最近可拉伸电池是通过在弹性体上制造并通过蛇形互相连接而实现的。这些连接的电池可扩展至300%,并集成到无线充电系统中。但是,可充电电池有一个缺点,因为它有时会过热,导致轻微爆炸。当纳入可安装在皮肤上的设备,电池紧密接触与人体,所以任何潜在的爆炸危险必须先加以预防,然后才能将其视为力量用品。
此外,必须长时间充电最小化以减少停机时间和不便。太阳能电池有望成为无线电源,为可皮肤安装的设备产生可再生能源。可拉伸的GaAs太阳能电池已在预应变的弹性体上得到证明。这一成就说明了开发自供电电子产品的可能性。最近,已经证明了使用纳米光栅图案化的有机太阳能电池可以给超柔性电子产品自供电。所制造的超薄有机太阳能电池重量轻,超柔性,并且适合人体皮肤或其他组织。