特拉崎生物医学创新研究所(Terasaki Institute for Biomedical Innovation)科学家於《科学进展》发表突破性研究,开发出一款能在10秒内快速自愈的电子皮肤(E-Skin),其技术核心聚焦於材料科学、感测技术与人工智慧的创新整合。
 |
(图片来源:Yongju Lee et al., Rapidly self-healing electronic skin for machine learning-assisted physiological and movement evaluation. Sci. Adv. 11, eads1301 (2025). DOI: 10.1126/sciadv.ads1301) |
这款电子皮肤不仅自愈速度惊人,其修复效果也相当出色,能在10秒内恢复超过80%的功能。相较於传统需要更长时间修复的装置,这项技术无疑是一大跃进。
研究团队对这款电子皮肤进行了切割和拉伸测试,并探讨了长期重复损伤、酸性汗水、紫外线曝晒或零重力等条件下的耐用性,这些都是目前研究尚未完全涵盖的范畴。然而,这款电子皮肤的设计目标是实现稳健的性能,研究也证明了其在水下以及不同温度和湿度下的可靠功能。此外,研究还提及了其在50,000次弯曲循环和40次切割-修复循环中的耐用性。
这项技术还具备自供电特性。除了能侦测肌肉力量和疲劳度,电子皮肤还整合了摩擦电感测器,用於运动追踪,无需外部电源即可提供运动数据。此外,它还能透过低功耗电子元件测量表面肌电图(sEMG)和心电图(ECG)讯号。
从材料科学的角度来看,快速修复的关键在於一种特殊配方的热塑性聚氨窬(TPU)复合材料。该材料掺杂了双(4-??基苯基)二硫化物,用於重建二硫键,并掺杂了异佛尔??二异??酸窬(IPDI),以增强链的移动性,这些动态键能在室温下快速重新形成。
研究强调了其在50,000次弯曲循环和超过40次切割-修复循环中的耐用性测试,以及在水中浸泡的测试。尽管多月或紫外线曝晒测试尚未进行,但这些早期结果表明,该技术在极端条件下(甚至水下)也能实现可靠的性能。
除了快速修复,这款电子皮肤的设计目标是承受日常磨损,并着眼於运动性能追踪、复健和连续健康监测等实际应用。