與(yu) 傳(chuan) 統的塊狀電子器件不同，“柔性電子”，指的是可以變得像紙或手機膜一樣輕薄柔軟，還能像橡皮一般有彈性，類似的這種電子器件。

　　在“柔性電子”的應用方麵，“電子皮膚”是最不可忽視的。所謂“電子皮膚”，即為(wei) 借助柔性電子技術製造像人體(ti) 皮膚的電子器件。該電子器件需要像人的皮膚一樣柔軟，同時更需要擁有和皮膚一般的觸覺感知能力。甚而，它還具備強於(yu) 皮膚的方麵，比如，幫助人類獲取環境和人體(ti) 中的物理化學信號，提升人類與(yu) 環境或自身的交互能力。

　　皮膚作為(wei) 人體(ti) 最大的器官，是觸覺的載體(ti) ，為(wei) 我們(men) 提供環境中的物理信息。我們(men) 能感受到物體(ti) 的硬度，是因為(wei) 我們(men) 的皮膚中分散著許多的壓力感受器，這些感受器可以根據皮膚與(yu) 物體(ti) 接觸時感受到的力的大小來分辨物體(ti) 的軟硬程度。所以，通過壓力傳(chuan) 感器，電子皮膚也可以感知物體(ti) 軟硬程度。有多種方式可以達到壓力傳(chuan) 感的效果，其中最簡單和最常用的一種是壓阻式壓力傳(chuan) 感器，利用導電材料在形變時產(chan) 生的電阻變化來實現傳(chuan) 感。

　　借助柔性壓力傳(chuan) 感器，還可以實現對物體(ti) 形狀的感知。我們(men) 的皮膚各處分散著壓力感受器，但隻有接觸到物體(ti) 的感受器才會(hui) 給我們(men) 大腦發送信號。麻省理工學院的科研人員設計出了一種低成本的可伸縮觸覺手套，上麵分布著548個(ge) 壓阻型壓力傳(chuan) 感器，每個(ge) 傳(chuan) 感器可感知到的壓力數值都能被詳細記錄下來。他們(men) 利用這個(ge) 手套抓握了杯子、勺子、筆、石頭等物體(ti) ，記錄手套抓握的數據，並錄製視頻。然後利用這些數據訓練深度學習(xi) 網絡，從(cong) 而鑒定出不同的物體(ti) 。

　　通過柔性電子技術構建對硬度、壓力、形狀和材質的感知，再與(yu) 柔性拉伸傳(chuan) 感器、溫度傳(chuan) 感器等集成，我們(men) 基本就能構建擁有觸覺的電子皮膚。

　　電子皮膚最直接的應用就是智能機器人。機器人擁有觸覺後，就能更充分、精準地讀取環境中的壓力信號，從(cong) 而行動也會(hui) 更為(wei) 精準、多樣、有效。比如，現在的機器人缺乏對物體(ti) 精確的力量反饋，不能對小尺寸、柔軟的物體(ti) 實行精準的抓握和操縱。而電子皮膚則可提供精細的力學反饋，幫助未來的機器人完成準確的抓握和操縱任務。

　　不過，盡管我們(men) 可以在傳(chuan) 感器層麵上實現對物體(ti) 的感知，但將傳(chuan) 感器信號有效地轉換為(wei) 大腦能夠理解的神經電信號仍舊十分困難。但通過仿生，我們(men) 仍有望解決(jue) 這個(ge) 問題。

　　皮膚內(nei) 的多種觸覺感受器將捕捉到的觸覺信息通過多層中間神經元傳(chuan) 輸到脊椎，神經纖維內(nei) 的多種傳(chuan) 入神經和突觸會(hui) 將感受器的傳(chuan) 入信號進行編碼和分離。最後脊椎將編碼和分離後的信號傳(chuan) 輸到大腦。針對這個(ge) 問題，科學家們(men) 發明了人造傳(chuan) 入神經。這種人造傳(chuan) 入神經有三個(ge) 核心成分：壓阻型壓力傳(chuan) 感器、有機環形震蕩器和突觸晶體(ti) 管。壓力傳(chuan) 感器負責獲取壓力信息。環形振蕩器代替神經纖維，將壓力信號轉化為(wei) 與(yu) 感覺神經元動作電位的頻率相匹配的電壓脈衝(chong) 。突觸晶體(ti) 管將這些脈衝(chong) 信號整合並轉化為(wei) 突觸後電流，並與(yu) 生物體(ti) 內(nei) 的傳(chuan) 出神經對接，形成一個(ge) 完整的單突觸反射弧。

　　隨後，他們(men) 將人造傳(chuan) 入神經與(yu) 蟑螂腿上的傳(chuan) 出神經對接，對壓力傳(chuan) 感器施加一定壓力。壓力信號轉換成突觸後電流，電流經過放大後傳(chuan) 輸到蟑螂腿上的傳(chuan) 出神經，成功地驅動了蟑螂腿的運動。

蟑螂腿被人造神經控製機理（圖片來源：Science）

　　如果采用腦機接口技術，用編碼後的信號對大腦特定區域和細胞進行刺激，就能夠實現觸覺體(ti) 驗。然而，因為(wei) 目前對知覺的神經編碼的理解十分有限，再加上腦機接口技術的發展需要進一步突破，我們(men) 目前離攻克這一技術難題還有一定距離。

　　除了建立觸覺係統，我們(men) 還可以利用柔性電子技術使各類傳(chuan) 感器擁有皮膚一般的性質，比如柔軟、可拉伸、自愈合等，然後將它們(men) 覆蓋在皮膚上或衣服上，隨時隨地感知環境和自身的信息。此外，人們(men) 還能借助其他物理化學原理來讓電子皮膚具備更多功能。比如，針對外界環境而言，電子皮膚可被用來感知陽光中紫外線強度、濕度、磁場、物體(ti) 的接近等；針對人體(ti) 自身而言，電子皮膚可無創地監測體(ti) 液中血糖等生理指標信息，采集腦電、肌電和心電信息等。



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