據(jù)發(fā)表在最新一期《科學(xué)》雜志上的論文報(bào)道，美國斯坦福大學(xué)研究人員首次展示了一種多層薄膜傳感器，這種人造電子皮膚可在愈合過程中自動(dòng)重新排列。這是模仿人類皮膚的關(guān)鍵一步。這一進(jìn)步預(yù)示著一個(gè)機(jī)器人和假肢新時(shí)代或?qū)⒌絹恚磥硭鼈儗碛蓄惾擞|覺的自愈合成材料制造的“皮膚”。
斯坦福大學(xué)博士生克里斯·庫珀表示，人類皮膚有很多層，在愈合過程中分工相當(dāng)明確有序，每一層都會(huì)有選擇地自行愈合，以恢復(fù)整體功能。而新電子皮膚層可以模仿這一點(diǎn)，它也是由層組成的。它剛剛進(jìn)化出免疫機(jī)制，通過涉及分子識(shí)別和信號(hào)傳遞的復(fù)雜過程，重建具有原始分層結(jié)構(gòu)的組織。
研究人員介紹說，多層人造皮膚具有各自不同的功能層，每層薄至1微米，甚至更薄。10層或更多層堆疊在一起的厚度不超過一張紙。有的層可能感覺到壓力，有的層感覺溫度，還有的層具有張力。不同層的材料可以被設(shè)計(jì)成具有感應(yīng)熱、機(jī)械或電氣變化的特性。
這種人造皮膚為何能自動(dòng)重新修復(fù)？秘密就在每層的主干都是由長分子鏈組成的，這些長分子鏈通過動(dòng)態(tài)氫鍵定期連接，就像將DNA鏈的雙螺旋連接在一起的分子鏈一樣，這使得材料可以重復(fù)拉伸而不會(huì)撕裂。
研究人員使用了聚丙二醇和聚二甲基硅氧烷，這兩種聚合物及其各自的復(fù)合材料是不混溶的，氫鍵使它們彼此很好地黏合在一起，從而創(chuàng)建了耐用的多層材料。
這兩種聚合物的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)加熱時(shí)，它們會(huì)變軟并流動(dòng)，但冷卻時(shí)會(huì)凝固。因此，通過加熱人造皮膚，研究人員能夠加快愈合過程。在室溫下，愈合可能需要長達(dá)一周的時(shí)間，但當(dāng)加熱到70℃時(shí)，約在24小時(shí)內(nèi)可愈合。經(jīng)過設(shè)計(jì)，這兩種材料在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)對(duì)外部應(yīng)力具有與真人皮膚一般的黏性和彈性。
