研究人员会形成人造皮肤,可以感觉到温度的变化类似于毒蛇

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一个研究人员和工程师团队加州理工学院苏黎世Eth Zurich创造了人造皮肤,能够使用类似于器官使用的机制来检测温度变化,从而使毒蛇能够感觉到其猎物。

将材料嫁接到假肢上可以修复截肢者中的温度传感。此外,它可以在急救绷带上使用,以提醒卫生专业人员的温度升高,这是伤口感染的指标。

描述新材料的论文将于2月1日在科学机器人技术上发表。欧洲杯线上买球

在培养皿中制造合成木材的过程中,由加州理工学院的Chiara Daraio领导的团队开发了一种材料,该材料显示出对实验室温度变化的电响应。他们意识到果胶是对温度灵敏度负责的成分。果胶是在植物细胞壁中发现的长链分子。

果胶在食品工业中被广泛用作果冻剂。这就是您用来制作果酱的方法。因此,它很容易获得,也很便宜。

Chiara Daraio,加州理工学院

达拉奥(Daraio)是工程和应用科学部的机械工程和应用物理学教授。欧洲杯线上买球

奇怪的是,该团队将其焦点转移到果胶上,并最终使用果胶和水开发了薄薄的柔性膜,该薄膜的厚度仅为20μm。等于人头发的直径。膜中的果胶分子的粘结性双链结构不良,由钙离子组成。

随着温度的升高,这些键崩溃和双链“解压缩”,发出带正电荷的钙离子。

研究人员推测游离钙离子的迁移率增加或浓度增加,这是整个材料中电阻降低的原因。可以使用固定在膜中的电极连接的万用表来检测到这。

该膜使用类似于毒蛇中的凹坑器官的机制来感知温度。毒蛇中的凹坑器官通过检测辐射的热量来帮助蛇在黑暗中感觉到温暖的猎物。当这些器官的温度升高时,感觉神经纤维的细胞膜中的离子通道会扩展。这种膨胀使钙离子可以流动,刺激电脉冲。

当前可用的电子皮肤可以感觉到在5°温度范围内的温度变化不到摄氏度的十分之一。新的皮肤具有较小的数量级变化的能力,并且具有比45°温度范围内其他电子皮肤的响应性大两个数量级。

到目前为止,皮肤可以检测到大约5至50°C(约41和158°F)的一系列温度范围内的这些微型变化,这对于生物医学和机器人应用是实际的。展望未来,达拉奥(Daraio)的团队计划将其提高到90°C(194°F)。

然后,果胶传感器可以用于工业应用中,例如机器人皮肤中的热传感器或消费电子产品来增强人类机器人相互作用。

为了实现这一目标,他们将不得不改变目前用来开发材料的制造过程,因为该过程导致水的存在,这会在高温下蒸发或气泡。

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