华裔科学家大突破 纳米皮肤伸缩自如

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【大纪元2011年10月29日讯】(大纪元记者郭靖康编译报导)据23日出版的《自然纳米技术》(Nature Nanotechnology)期刊上的一篇论文指出,研究人员开发了一种类似人类皮肤的纳米材料,用它包在假肢的外面可起到皮肤的作用,既能感受触摸和压力,更能像皮肤一样伸缩自如。它还可以弯曲或卷折,导电性能不受影响,因此它可制成电子纸、太阳能电池和其他弹性电子器材。

这种由透明的碳纳米管或纳米弹簧组成的感测器“可以感受的压力范围从被手轻轻拧一下到双倍于大象跺脚所产生的压力。而且一旦压力除去,它就恢复原样,不会产生任何永久的变形”。除了医学用途外,它还可以应用到机器人、手机和电脑的触摸式显示幕、汽车方向盘等等。

领导这个研究小组的斯坦福大学化学工程系华裔副教授鲍哲南(Zhenan Bao)说,研究人员用喷雾器将纳米管喷洒到悬浮液中的一个薄层硅胶上。然后把硅胶拉长,继续喷洒纳米管,这样一组组纳米管可沿着拉伸方向排列,松开硅胶后成堆的纳米管恢复到原样大小,这样纳米管的结构就形成了纳米弹簧。

对纳米管进行这种多方位的拉伸后,纳米管就像弹簧一样,可以反复拉伸而不出现永久的变形。反复的拉伸并不影响纳米弹簧的导电性,而在拉伸中保持导电性的恒定是这类感测器的关键所在,因为感测器在感应压力时,这些由纳米管构成的纳米弹簧就起到电极的作用。

感受器中硅胶其实起的作用就像电池一样存贮电荷,当感受器受到外界压力时(想像一下大象在跺脚)这层硅胶被压缩,这样就改变硅胶的电荷存储量。正是这种电荷的变化被纳米管所探测,就能传输出不同级别压力的资讯。

该感测器并非鲍教授团队构建出最敏感的,他们以前曾经研究出的感测器比这可灵敏多了,甚至能感应到“小于20毫克的青蝇飞过时所产生的极微弱的压力”。这次发明的感测器不在于它有多灵敏,而在于他那无可比拟的多方位拉伸的良好弹性。只要稍加修改,这一感测器就会两全其美。

鲍哲南表示:“现在的传感器还不能与神经细胞交流,还需要用电线与细胞连接起来。这些都是我们需要研究的”。

生长在南京的鲍哲南,大学毕业前移民美国,于1995年取得芝加哥大学化学博士学位,然后进入贝尔实验室工作,自2005年起在斯坦福大学化学工程系任职。她是近几年化学界的新星,多项研究成果发表在《科学》、《自然》等期刊上。

(责任编辑:林文)

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