薄如蝉翼的手指纳米网传感器

伍洋

贴在指尖的纳米网传感器可以记录很多精细动作

近日，科研人员开发了一款超薄的压力传感器，这种传感器可以直接接触皮肤，感知手指和一些物体的接触方式，进而记录一些对医学和其他领域有用的数据。且这种传感器对于使用者本身的操作不会产生很大影响，不会影响皮肤敏感度和抓握力，而且坚韧耐磨。研究者还希望这款传感器可以应用于一些新奇的任务上，比如数字化记录手工艺人指尖的精细动作。

记录手部运动和其他物理细节是颇具意义的。双手是我们与各种环境进行直接交互和操纵的主要工具。通过记录双手执行各种任务的方式，可以帮助到诸如运动医学以及神经工程学等领域的科研人员。但是想要捕获这些数据并不是一件容易的事情。

来自日本东京大学研发团队的科研人员表示：“我们的指尖非常敏感，实际上不足一微米的超薄塑料薄膜都会影响触感。因此，指尖的可穿戴设备必须非常薄。但是太薄的话会使传感器变得非常脆弱，很容易因为摩擦或一切其他的动作而损坏。为了克服这个问题，我们创造了一种特殊的功能材料，这种材料薄而多孔，称为纳米网传感器。”

这个傳感器由两层网组成，这两层网都采用了一种名叫电纺的工艺制成，这是一种类似于蜘蛛织网的工艺。第一层是绝缘聚氨酯网，纤维厚度约200～400纳米，大概是人类头发粗细的1%。第二层是一个构成模板的网，这层网构成了传感器的功能电子元件。有趣的是这层网由黄金制成，但是在制作时会使用聚乙烯醇作为支撑架。聚乙烯醇是一种通常用于制造隐形眼镜的材料，加工完成后会被冲走，只留下黄金材料。这两层网结合会形成一个既灵敏又抗压的压力和运动传感器。

这是世界上首个不会影响皮肤敏感度的指尖传感器。值得一提的是，这种传感器十分坚韧，即使在与物体表面以100千帕斯卡的力摩擦300次的情况下，也不会发生断裂，而且依旧能保持其作为压力传感器的功能。研发团队希望能够实现，使用该传感器记录工匠甚至技艺高超的外科医生的精细操作。如果能够数字化记录他们的操作过程，就有可能训练机器以超乎以往的逼真度来代替人类执行任务。