半導體 製造具觸感人工皮膚

2010-09-14 13:36

兩組美國研究團隊從有彈性的半導體材料，研製出具有觸覺感測的人工「皮膚」，將來可能打造出靈巧得足以握蛋，同時也有力拿穩平底鍋的機器人。

足以讓機器人拿穩平底鍋這份發表在英國期刊「自然材料」的研究報告指出，實驗顯示該材料對壓力反應的速度幾與人類皮膚相同。雖然一些重要的障礙仍有待克服，但研發專家咸信，這項成就為現今笨拙的人工手臂與機器人，被代之以更聰明、具觸覺感測的新一代義肢與機器人，邁出關鍵的一步。

加州大學柏克萊分校電子工程專家傑維指出，長久以來科學家苦思如何讓機器人根據所接觸的不同物質，來調整力度。壓力感測材料的設計即是為克服這項挑戰。

為新一代義肢邁出關鍵一步英國廣播公司（ＢＢＣ）新聞網指出，傑維研究團隊研發的「電子皮膚」（e-skin）是由交叉的矽鍺合金奈米線所建構，奈米線層覆蓋於薄膠片上，形成薄膜電晶體（ＴＦＴ），其上有壓力感測層。穿流於薄膜電晶體的電流量是由運作於膠片上的壓力所決定，壓力越大，流過的電流也越大。

研究人員將薄膜電晶體物件摺疊成半徑比鉛筆還小的形狀，但效能絲毫不減。同時，在測試一塊四十九平方公分的原型電子皮膚後，發現其能感測○至十五千帕的壓力，相當於打字或拿東西等日常活動所使用的力量。

史丹佛大學的化學工程專家鮑哲南則採取不同的進路，其研發的核心就是薄膜電晶體中間的微結構膠片，她說︰「有別於在奈米薄膜電晶體列陣上覆蓋壓力感測電阻器層，我們讓電晶體能夠感測壓力，我們的微結構膠片能更快速的彈回原本形狀、同時敏感度更高。」 她指出，其研發的成品甚至能監測到一隻蝴蝶停留其上的重量，而且「反應的時間媲美人類皮膚，速度非常快，僅在毫秒之間。」 都柏林三一學院的奈米科技學家柏蘭德，在「自然材料」的評論文章中讚揚這兩個不同進路的研究，指其展現出以低價的製造技術解決重要技術問題的可能性，他也提到，仍有創意改善的空間，比如縮小感應器的距離，使得「感覺」能夠極大化。