受蜘蛛網(wǎng)啟發(fā)，探索半液態(tài)金屬電子皮膚在智能交互與遠(yuǎn)程醫(yī)療中的創(chuàng)新應(yīng)用 i
文章來源：賢集網(wǎng) 更新時間：2024-09-13 15:41:04
|
在科技發(fā)展的浪潮中，柔性電子正以驚人的速度崛起。從可穿戴設(shè)備到電子皮膚，再到軟體機(jī)器人，柔性可拉伸電子在多個領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的潛力。然而，其發(fā)展并非一帆風(fēng)順，諸多挑戰(zhàn)如影隨形。而液態(tài)金屬相關(guān)技術(shù)的出現(xiàn)，正逐漸改寫這一局面。 一、柔性電子的崛起與挑戰(zhàn) 在當(dāng)今科技飛速發(fā)展的時代，柔性可拉伸電子宛如一顆璀璨的新星，在可穿戴電子設(shè)備、電子皮膚以及軟體機(jī)器人等多個領(lǐng)域大放異彩。它所具備的優(yōu)異柔性和可拉伸性，為人們帶來了對未來科技生活的無限憧憬。 柔性電子設(shè)備理想狀態(tài)如第二層肌膚，適應(yīng)人體運(yùn)動，提升舒適度與監(jiān)測精度。但現(xiàn)有技術(shù)面臨透氣性差、粘附性差、導(dǎo)電性不足及延展性有限等問題，限制其在長期健康監(jiān)測等場景的應(yīng)用。 二、液態(tài)金屬智能彈性體架構(gòu)的創(chuàng)新 在攻克這些難題的道路上，清華大學(xué)深圳國際研究生院汪鴻章課題組聯(lián)合清華大學(xué)劉靜教授、新南威爾士大學(xué)湯劍波博士展現(xiàn)出了非凡的智慧與創(chuàng)造力。他們研發(fā)出了一種令人矚目的智能液態(tài)金屬彈性體架構(gòu)（LMEA）。  這種架構(gòu)的設(shè)計(jì)理念獨(dú)辟蹊徑，將磁化后的液態(tài)金屬巧妙地分散于彈性聚合物之中，并使液態(tài)金屬處于高度過冷狀態(tài)。這一精妙的設(shè)計(jì)就像是在材料內(nèi)部埋下了一顆顆神奇的 “種子”。當(dāng)外界的刺激，無論是接觸式的，如機(jī)械按壓、拉伸、扭轉(zhuǎn)，還是非接觸式的，如磁場，像一陣 “春風(fēng)” 拂過，平衡狀態(tài)瞬間被擾動。此時，液態(tài)金屬的相變被觸發(fā)，大量的潛熱如潮水般涌出。 這些潛熱在低熱導(dǎo)率的彈性體內(nèi)部迅速蔓延，材料的溫度如同火箭升空般快速升高，甚至可超過 30 攝氏度，并且能夠維持?jǐn)?shù)分鐘之久。這些由刺激觸發(fā)的熱信號就像是隱藏在材料中的 “秘密語言”，幸運(yùn)的是，它們能夠被紅外相機(jī)敏銳地捕捉到。通過這種方式，實(shí)現(xiàn)了對多重輸入信息，如按壓、拉伸、扭轉(zhuǎn)、磁場的可視化感知。這一創(chuàng)新成果為柔性智能領(lǐng)域注入了全新的活力，開啟了一扇通往未來無源柔性智能系統(tǒng)的大門。 三、半液態(tài)金屬電子皮膚的突破 與此同時，汪鴻章課題組與天津大學(xué)國瑞博士的合作也結(jié)出了豐碩的成果。他們開發(fā)出了一種半液態(tài)金屬電子皮膚，如同沙漠中的綠洲般，為解決可穿戴電子設(shè)備的困境帶來了新的希望。 這種電子皮膚宛如一位全能的 “超級英雄”，同時具備高滲透性、高拉伸性、強(qiáng)粘附力和高導(dǎo)電性等諸多卓越性能。它的透氣性比商用透氣貼片還要高出一籌，仿佛為皮膚打開了一扇扇 “透氣窗”，讓皮膚能夠自由地呼吸。其利用聚硼硅氧烷實(shí)現(xiàn)了類似蛛網(wǎng)黏液的強(qiáng)粘接效果，就像蜘蛛精心編織的網(wǎng)一樣，能夠緊緊地粘附在目標(biāo)物體上。  半液態(tài)金屬的應(yīng)用更是讓這種電子皮膚如虎添翼。它賦予了電子皮膚優(yōu)異的導(dǎo)電性和高達(dá) 850% 的最大拉伸率。這意味著它可以輕松地適應(yīng)人體的各種運(yùn)動，無論是細(xì)微的肌肉顫動還是大幅度的肢體動作。而且，這種電子皮膚能夠?qū)Ω鞣N生理參數(shù)進(jìn)行長期的監(jiān)測，就像一位忠誠的健康衛(wèi)士，時刻守護(hù)著人們的健康。它還實(shí)現(xiàn)了基于肌電信號的手勢識別，仿佛能夠讀懂人們的肢體語言，為智能交互領(lǐng)域開辟了新的道路。 四、仿生蛛網(wǎng)電子皮膚的獨(dú)特魅力 天津大學(xué)與清華大學(xué)的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步將目光投向了神奇的大自然。他們從蜘蛛網(wǎng)那獨(dú)特而精妙的結(jié)構(gòu)中汲取靈感，開發(fā)出了一種新型的電子皮膚。 這種電子皮膚就像是大自然與科技的完美融合之作。它以半液態(tài)金屬為新材料，將仿生蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)與半液態(tài)金屬涂層巧妙結(jié)合。獨(dú)特的仿生蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)使電子皮膚猶如一張輕盈而堅(jiān)韌的蜘蛛網(wǎng)，展現(xiàn)出了優(yōu)異的透氣性和高達(dá) 850% 的應(yīng)變拉伸性。這使得它在面對人體復(fù)雜的運(yùn)動時，能夠自如地伸縮，而不會對使用者造成任何束縛。 與此同時，半液態(tài)金屬涂層的存在如同給電子皮膚披上了一層神奇的 “導(dǎo)電外衣”，使其具有卓越的導(dǎo)電性，達(dá)到了 9×10? S/m。在電子皮膚表面分布的聚硼硅氧烷和半液態(tài)金屬，如同神奇的膠水，實(shí)現(xiàn)了類似蜘蛛網(wǎng)黏液的強(qiáng)粘附效果。這種強(qiáng)粘附性與高拉伸性、金屬般的高導(dǎo)電性完美結(jié)合，形成了一種無可比擬的綜合優(yōu)勢。 在力學(xué)表征、滲透性實(shí)驗(yàn)、黏附性測試、電學(xué)性能測試等一系列嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)中，這種仿生電子皮膚都表現(xiàn)得游刃有余。它不僅能夠在這些實(shí)驗(yàn)中展現(xiàn)出卓越的性能，更在對各種生理參數(shù)的長期監(jiān)測和機(jī)器學(xué)習(xí)識別功能中脫穎而出。無論是在醫(yī)療健康監(jiān)測還是疾病診斷領(lǐng)域，它都展現(xiàn)出了巨大的商業(yè)應(yīng)用潛力。它就像是一座堅(jiān)固的橋梁，連接著科技與醫(yī)療，為患者的長期健康監(jiān)測提供了更為舒適和可靠的解決方案。 五、研究成果的深遠(yuǎn)影響 這些基于液態(tài)金屬的創(chuàng)新研究成果如同巨石投入平靜的湖面，在科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界都引起了強(qiáng)烈的反響。 它們以題為 “基于液態(tài)金屬的多刺激感知和可視化智能彈性體結(jié)構(gòu)”（Multi - stimulus perception and visualization by an intelligent liquid metal - elastomer architecture）發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）上，如同在科學(xué)的星空中點(diǎn)亮了一顆耀眼的星星。《科學(xué)通報(bào)》（Science Bulletin）上也刊登了相關(guān)成果，并入選封面論文。論文發(fā)表后，還受邀在中國工程院院刊《能源前沿》（Frontiers in Energy）撰寫 HIGHLIGHTS 論文：“可視化液態(tài)金屬釋放潛熱實(shí)現(xiàn)軟智能”（Visualizing unleashed latent heat of liquid metal for soft intelligence）。 這些成果的發(fā)表，不僅僅是榮譽(yù)的象征，更是對研究團(tuán)隊(duì)辛勤努力的高度認(rèn)可。它們?yōu)槿嵝钥纱┐髟O(shè)備領(lǐng)域帶來了新的曙光，打破了傳統(tǒng)技術(shù)的瓶頸。在可穿戴電子設(shè)備領(lǐng)域，這些創(chuàng)新成果為設(shè)備的設(shè)計(jì)提供了全新的思路和方法。設(shè)計(jì)師們可以借鑒這些研究成果，打造出更加舒適、功能更強(qiáng)大的可穿戴設(shè)備。 在醫(yī)療健康領(lǐng)域，這些技術(shù)的應(yīng)用前景更是不可限量。長期健康監(jiān)測一直是醫(yī)療領(lǐng)域的重要課題，而這些新型的電子皮膚能夠?qū)崿F(xiàn)對各種生理參數(shù)的長期、精準(zhǔn)監(jiān)測。無論是對于慢性疾病患者的日常管理，還是對于健康人群的預(yù)防保健，都具有深遠(yuǎn)的意義。它就像是一位無聲的健康守護(hù)者，時刻關(guān)注著人們的身體狀況，為及時發(fā)現(xiàn)疾病隱患提供了有力的保障。 六、未來展望 隨著技術(shù)的不斷成熟和應(yīng)用的深入，液態(tài)金屬在柔性電子領(lǐng)域的應(yīng)用將如同春花般絢爛綻放。我們可以想象，在不久的將來，人們將佩戴著基于這些創(chuàng)新技術(shù)的可穿戴設(shè)備，享受著科技帶來的便利與舒適。 在健康醫(yī)療領(lǐng)域，這些電子皮膚有望成為醫(yī)生的得力助手。它們可以實(shí)時監(jiān)測患者的生理參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)结t(yī)療中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療的無縫對接。對于那些行動不便的患者來說，這無疑是一個福音，他們可以在家中就能享受到專業(yè)的醫(yī)療監(jiān)測服務(wù)。 在智能交互領(lǐng)域，基于肌電信號的手勢識別等功能將不斷拓展。人們可以通過簡單的手勢來控制各種智能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)人與設(shè)備之間更加自然、流暢的交互。這將為人們的生活帶來更多的樂趣和便利。 在工業(yè)制造領(lǐng)域，這些柔性電子技術(shù)也將有廣闊的用武之地。例如，在軟體機(jī)器人領(lǐng)域，它們可以為機(jī)器人提供更加靈敏的感知能力和更加靈活的運(yùn)動性能。這將推動軟體機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中的應(yīng)用，如在危險(xiǎn)環(huán)境中的救援工作、高精度的工業(yè)制造等。 總之，液態(tài)金屬在柔性電子領(lǐng)域的創(chuàng)新突破，為我們開啟了一個智能可穿戴的新時代。在這個時代里，科技與生活將更加緊密地融合在一起，為人類的未來創(chuàng)造出更多的美好與可能。 原文鏈接：https://www.xianjichina.com/special/detail_557541.html 來源：賢集網(wǎng) 著作權(quán)歸作者所有。商業(yè)轉(zhuǎn)載請聯(lián)系作者獲得授權(quán)，非商業(yè)轉(zhuǎn)載請注明出處。 |
相關(guān)新聞
- [2024-09-13]·傅向升與國際國內(nèi)同行談形勢 談
- [2024-09-09]·我國制造業(yè)領(lǐng)域外資準(zhǔn)入限制措施
- [2024-09-06]·（聚焦中非合作）訪中國化學(xué)董事
- [2024-09-06]·山東正諾化工設(shè)備取得用于多管程
- [2024-09-04]·全省化工園區(qū)重特大事故救援綜合
- [2024-09-13]·受蜘蛛網(wǎng)啟發(fā)，探索半液態(tài)金屬電
- [2024-09-13]·新型止血疏水二氧化硅氣凝膠材料
- [2024-09-13]·生物基多元醇在材料科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用
- [2024-09-13]·介孔絕熱材料在絕熱保溫領(lǐng)域應(yīng)用
- [2024-09-13]·SiCN纖維是氮化物陶瓷纖維產(chǎn)品之
主辦單位：山東省化工情報(bào)信息協(xié)會
山東省濟(jì)南市文化東路80號郵編：250014電話：0531—86399950、86399980、86399990傳真：0531—86399186
山東化工網(wǎng)在線交流：
Copyright(C)山東省化工情報(bào)信息協(xié)會 版權(quán)所有 備案號：魯ICP備2021036540號
山東省濟(jì)南市文化東路80號郵編：250014電話：0531—86399950、86399980、86399990傳真：0531—86399186
山東化工網(wǎng)在線交流：
Copyright(C)山東省化工情報(bào)信息協(xié)會 版權(quán)所有 備案號：魯ICP備2021036540號
魯公網(wǎng)安備 37010202001033號