来自新加坡国立大学的一组科学家从水母等无脊椎动物身上获取灵感，创造出具有类似功能的电子皮肤。

就像水母一样，电子皮肤在水生环境中具有透明、可拉伸，触感敏感和自我修复的特性，可用于从防水触摸屏到水生柔性机器人等各种用途。

来自新加坡国立大学工程系材料科学与工程系的助理教授Benjamin Tee和他的团队，以及清华大学和加州大学河滨分校的合作者，共同开发了这种材料。

这个由8名研究人员组成的团队花了一年多的时间开发这种材料，其发明首次发表在2019年2月15日的《自然电子》(Nature Electronics)杂志上。

用途广泛的透明防水自愈材料

助理教授Tee多年来一直致力于电子皮肤的研究，并在2012年参与开发了第一个具有自我修复功能的电子皮肤传感器。

他在这个研究领域的经验使他发现了具有自我修复功能的电子皮肤尚未克服的关键障碍。他说:“目前许多自愈材料面临的挑战之一是它们不透明，在潮湿的环境下也不能有效工作。这些缺点使得它们应用在通常需要在潮湿的天气条件下使用的诸如触屏等电子应用上大打折扣。

他接着说:“这个想法促使他们将研究对象转向水母——水母是透明的，能够感知潮湿的环境。因此，我们一直在研究如何才能制造出一种既能模仿水母的耐水特性，又能对触摸敏感的人造材料。”

他们成功地研制出了一种由富含氟离子液体的含氟碳聚合物组成的凝胶。当聚合物与离子液体结合时，聚合物网络通过高度可逆的离子偶极子与离子液体相互作用，使其能够自愈。

在阐述这种结构的优点时，助理教授Tee解释说:“大多数导电聚合物凝胶，如水凝胶，在水中会膨胀，或在空气中随着时间的推移会变干。我们的材料与之不同的是，无论是在潮湿还是干燥的环境中，它的形状都能够保持不变。它在海水中效果也很佳，就算是酸性或碱性环境中也很有效。”

下一代柔性机器人

这种电子皮肤是通过将这种新材料打印到电子电路中而产生的。作为一种柔软的、可拉伸的材料，它的电气性能在被触摸、挤压或拉伸时会发生变化。助理教授Tee补充说:“我们可以测量这种变化，并将其转换成可读的电信号，从而创建大量不同的传感器应用程序。”

“我们开发材料的3D打印能力也显示了制造完全透明电路板的潜力，这种电路板可以用于机器人应用。我们希望这种材料可以用于开发各种新型柔性机器人的应用，”同样来自新加坡国立大学电气和计算机工程系以及新加坡国立大学全球健康研究与技术生物医学研究所的助理教授Tee补充道。

柔性机器人和一般的柔性电子产品的目标是模仿生物组织，使它们更符合人机交互的机械要求。除了传统的柔性机器人应用，这种新型材料的防水技术使两栖机器人和防水电子产品的设计成为可能。

在这之前，曾有研究人员开发出一种全新的仿藤机器人，能够在不移动整个身体的情况下，长距离生长，并能蛇形蜿蜒。研究人员表示之所以研发出柔性机器人是受到自然的启示。生物具有生长的特性，无论是藤蔓、真菌还是人脑内的神经细胞，都能通过软性延展来覆盖距离，那么仿生装置应该也可以。这种柔性机器人设计允许在复杂的非结构化环境中避开障碍，这有望在管道和导管、医疗设备以及探索和搜救机器人中进行导航。

这种自我修复的电子皮肤的另一个优点是它有减少浪费的潜力。助理教授Tee解释说:“全球每年有数百万吨的电子垃圾来自坏手机、平板电脑等。我们希望创造一个由智能材料制成的电子设备能够自我修复的未来，从而减少世界上的电子垃圾数量。”

未来研发方向

助理教授Tee和他的团队将继续他们的研究，并希望在未来进一步探索这种材料的可能性。他说:“目前，我们正在利用这种材料的综合性能来制造新型光电子设备，它可以用于许多新的人机通信接口。”