特拉崎生物醫學創新研究所(Terasaki Institute for Biomedical Innovation)科學家於《科學進展》發表突破性研究,開發出一款能在10秒內快速自癒的電子皮膚(E-Skin),其技術核心聚焦於材料科學、感測技術與人工智慧的創新整合。
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(圖片來源: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) |
這款電子皮膚不僅自癒速度驚人,其修復效果也相當出色,能在10秒內恢復超過80%的功能。相較於傳統需要更長時間修復的裝置,這項技術無疑是一大躍進。
研究團隊對這款電子皮膚進行了切割和拉伸測試,並探討了長期重複損傷、酸性汗水、紫外線曝曬或零重力等條件下的耐用性,這些都是目前研究尚未完全涵蓋的範疇。然而,這款電子皮膚的設計目標是實現穩健的性能,研究也證明了其在水下以及不同溫度和濕度下的可靠功能。此外,研究還提及了其在50,000次彎曲循環和40次切割-修復循環中的耐用性。
這項技術還具備自供電特性。除了能偵測肌肉力量和疲勞度,電子皮膚還整合了摩擦電感測器,用於運動追蹤,無需外部電源即可提供運動數據。此外,它還能透過低功耗電子元件測量表面肌電圖(sEMG)和心電圖(ECG)訊號。
從材料科學的角度來看,快速修復的關鍵在於一種特殊配方的熱塑性聚氨酯(TPU)複合材料。該材料摻雜了雙(4-羥基苯基)二硫化物,用於重建二硫鍵,並摻雜了異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI),以增強鏈的移動性,這些動態鍵能在室溫下快速重新形成。
研究強調了其在50,000次彎曲循環和超過40次切割-修復循環中的耐用性測試,以及在水中浸泡的測試。儘管多月或紫外線曝曬測試尚未進行,但這些早期結果表明,該技術在極端條件下(甚至水下)也能實現可靠的性能。
除了快速修復,這款電子皮膚的設計目標是承受日常磨損,並著眼於運動性能追蹤、復健和連續健康監測等實際應用。