为了创造尽可能人性化的机器人，科学家们一直在努力开发各种版本的感官“皮肤”，可以赋予类人机器与自然皮肤相似的感觉。

为此目的开发的最新技术之一来自奥地利格拉茨大学的研究员 Anna Maria Coclite，她为机器人和假肢设备开发了一种智能皮肤，可以同时感应压力、湿度和温度。

作为 Smart Core 项目的一部分，Coclite 和她的团队在皮肤上工作了六年——每平方毫米有 2,000 个单独的传感器。研究人员说，混合材料的众多传感器使混合材料比人类指尖更敏感。

Coclite 说，事实上，开发一种与环境一样精细且与人体皮肤器官一样敏感的感官材料对于在该领域工作的科学家来说是一个“圣杯”。尽管目前有许多解决方案都在努力实现这一目标，但要重现皮肤可以实现的精确感知是一项挑战，因为器官本身可以同时感知多种感觉输入。

混合多传感材料

Coclite 和她的团队认为他们已经接近使用以协作方式工作的材料组合来创建传感器，这些传感器使用电子信号来发挥作用，并且由包裹在外壳中的水凝胶形式的智能聚合物组成压电氧化锌。

Coclite 在一份新闻声明中解释道，水凝胶可以吸收水分，因此会随着湿度和温度的变化而膨胀。这样做时，它会对压电氧化锌施加压力，它会通过电信号响应这个和所有其他机械应力。

研究人员说，制造皮肤需要对薄的单个传感器层进行材料处理，同时保持整个表面上传感元件的存在。他们说，为了做到这一点，该团队首次结合了物理化学中的三种已知方法：水凝胶材料的化学气相沉积、氧化锌的原子层沉积和聚合物模板的纳米印刷光刻。

这种组合的结果是一种极薄的材料，可以同时对力、湿度和温度做出反应，研究人员称其具有极高的空间分辨率。他们说，这些材料会发出与每个环境方面相对应的电子信号，以产生对特定方面的感知。

研究人员制作了 6 微米薄或 0.006 微米的初始人造皮肤样本。然而，Coclite 说，皮肤“甚至可以更薄”并且仍然发挥最佳功能。

相比之下，人的皮肤只有 0.03 到 2 毫米厚，可以感知大约 1 平方毫米大小的事物。研究人员表示，TU Graz 团队开发的智能皮肤的分辨率小一千倍，因此可以记录对人体皮肤来说太小的物体，例如微生物。

应用与未来发展

研究人员在《先进材料技术》杂志上发表了一篇关于他们工作的论文。他们为他们的智能皮肤设想了许多应用，包括作为可以独立检测微生物并相应报告它们的感觉层；可以为佩戴者提供温度或湿度信息的假肢；研究人员说，机器人对环境的感知更加敏感。

研究人员说，皮肤还有一个优势，使其非常适合大规模生产，因为形成其核心的感觉纳米棒是使用基于蒸汽的制造工艺生产的。研究人员说，这已经在制造集成电路和其他部件的生产工厂中得到了很好的证实，这意味着已经建立了制造智能皮肤的工艺。

与此同时，该团队计划优化皮肤的特性以提高其性能。他们说，研究人员计划这样做的方法包括扩大材料反应的温度范围和提高人造皮肤的柔韧性。