人類皮膚是難(nan)以復制(zhi)的,因為它不(bu)僅柔韌、有觸感(gan)且能夠(gou)自愈(yu)。然而,科學家(jia)們的最新發(fa)現正在賦予機器(qi)人皮膚這樣的特性。
你以為只有生命體的皮膚才柔韌抗壓,有觸感,可以自愈?最近的研究成果表明,機器人的皮膚也可以,甚至比人類皮膚表現得更好。
英國格拉斯哥大學的研究人員使用石墨烯,開發出了一種觸覺比人手更靈敏的電子機器人皮膚。
據外媒報道,格拉斯哥大學教授Ravinder Dahiya表示,新開發的機器人皮膚本質上是一種觸覺傳感器,科學家們將利用它造出更輕巧的義肢,以及表面皮膚摸起來更柔軟、更自然的機器人。
而這種傳感器也是邁向更柔軟的機器人和更靈敏的觸摸屏傳感器的第一步。
這種低功耗智能機器人皮膚由一層單原子層石墨烯制成。皮膚每平方厘米的功率為20納瓦,相當于目前可用的最低質量的光伏電池。雖然皮膚的光伏電池產生的能量還不能存儲,但工程團隊正在探索將未使用的能源轉移到電池中的方法,以便在需要時可以使用。
石墨烯是目前發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料。由于其良好的強度、柔韌、導電等特性,它在物理學、材料學、電子信息等領域具有廣闊的應用潛力。
在光學特性方面,有研究數據表明,單層石墨烯對可見光以及近紅外波段光垂直的吸收率僅為2.3% 。
“如何讓陽光透過覆蓋在光伏電池上的皮膚是我們真正的挑戰。”Ravinder對《先進功能材料》(Advanced Functional Materials)表示。
“無論是何種光線,98%都能到達太陽能電池。” Dahiya對BBC解釋道,太陽能電池產生的電能被用于產生觸覺。“它的觸覺比人類的皮膚要好上一個數量級。”
皮膚給予了機器人手臂應有的按壓反饋,使其可以更好地控制抓取物體的力量,即便是易碎的雞蛋也可以穩穩地拿起和放下。
Dahiya 表示:“下一步是開發支持這項研究的發電技術,并用它來驅動假手的電機,這可以讓我們創建一個完全能量自主的假肢。”
此外,這種性能優越的機器人皮膚也并不昂貴,Dahiya表示,5-10平方厘米的新型皮膚只需花費1美元的成本。事實上,石墨烯能做到的遠不止賦予機器手臂敏銳的觸感這一點,它還能幫助機器人皮膚自愈。
據futurism報道,印度科學家在期刊Open Physics發表的(de)的(de)最新研究發現,石墨烯(xi)具有強大的(de)自我修(xiu)復功能。科學家們希望能將這一特性(xing)應用(yong)到傳感器領域,讓機器人(ren)也和人(ren)類一樣擁有皮(pi)膚自我修(xiu)復功能。
傳統的金屬機器人皮膚的延展性較差,容易出現裂隙和破損。然而如果石墨烯制成的亞納米傳感器可以感知到裂隙,那么機器人皮膚就可以阻止裂隙進一步擴大,甚至修復裂隙。研究數據表明,當裂隙超過臨界位移閾值后,自動修復功能就會自動啟動。
“我(wo)們希望通(tong)過(guo)分子動(dong)力模擬過(guo)程觀(guan)察原始和有(you)缺陷的單層石(shi)墨烯(xi)的自(zi)愈行為,同(tong)時(shi)也觀(guan)察石(shi)墨烯(xi)在亞納米(mi)傳感(gan)器裂隙定位過(guo)程中的表現。”在接受采訪時(shi),論文的主要撰寫者Swati Ghosh Acharyya表示 :“在室(shi)溫且沒有(you)任何(he)外(wai)部刺激的情況(kuang)下,我(wo)們能夠觀(guan)察到石(shi)墨烯(xi)的自(zi)我(wo)修(xiu)復行為。”