人造皮肤可以愈合伤口 让机器人出汗

想象一下，一种敷料可以根据需要释放抗生素，同时吸收过量的伤口渗出物。埃因霍温科技大学的研究人员希望通过开发一种智能涂层来实现这一目标，这种涂层可以通过无线电信号主动释放和吸收各种液体。这种材料不仅有利于医疗保健行业，在机器人甚至虚拟现实领域也大有可为。

图/e-searcher刘丹青，本文主要作者，拥有博士学位。学生袁远展的灵感来源于生物皮肤。皮肤会分泌油脂来抵抗细菌和汗液，从而调节体温。鱼从皮肤分泌粘液，以减少水的摩擦，游得更快。刘现在提出了一种人造皮肤：一种智能表面，它可以在环境刺激下，在无线电波的作用下，主动和重复地释放和吸收物质。这很特别。例如，在智能材料领域，大多数方法仅限于被动释放。

有许多潜在的应用。由这种材料制成的敷料可以调节药物的输送，使其可以根据需要分配更长的时间，然后用另一种药物“重新填充”。机器人可以利用皮肤层“出汗”来给自己降温，从而减少了在体内使用重型呼吸机的需要。如有必要，机器可能会向机械部件释放润滑剂。或者可以制造用于虚拟现实游戏的高级控制器，并将其润湿或干燥以增强人类感知。

像海绵一样把液体拧干。

涂层的物质基础是液晶分子，这是众所周知的液晶显示器。这些分子具有所谓的响应特性。刘：“你可以把它作为一种交流的材料。它与周围环境交流，并对刺激做出反应。”在她的团队的帮助下，她发现液晶分子对无线电波有反应。当波打开时，分子扭曲以与波的传播方向一致。

了解到这一点，刘和她的团队决定在涂层中插入许多微米大小的孔。一旦充满所需的液体，该系统就像一块海绵。刘解释说：“当无线电波打开时，液晶分子向这个方向移动，从而将液体从孔中挤出。”她继续说道：“随着无线电信号变强，涂层会出汗更多。”

重吸收特性使这种材料更加特殊。集成的毛细管功能可以在几秒钟内重新吸收表面上的液滴。刘：“有了这个功能，我们可以根据需要使表面‘湿’或‘干’，比如改变润滑或表面附着力。”

安全触摸

此前，刘使用过热、光和电等触发器来打开和关闭他的材料。但无线电信号首先出现：“在我的材料科学领域，我们经常使用与房屋相同的功率(50-60 Hz)，但这个频率很难达到。因为我们希望将材料应用于机器人和敷料，所以我们需要开发一种可以安全处理的材料。”这就是为什么刘使用类似Wi-Fi信号的射频交变电场(20 kHz到300 GHz)，这是一种低能量的非电离辐射。

“我们使用的高频是为电动汽车发明的。它无法穿透人体，所以完全可以触摸到。在电疗等医疗保健行业，它已经成为一种常见的频率。”然而，安全性并不是使用无线电信号的唯一优势。这种类型的触发器也可以直接集成在机器人设备中，因为它们已经由高频电力驱动。

把无线电波和光结合起来。

刘和她的团队的下一步将是用抗生素、润滑剂或酒精填充毛孔。刘：“我们希望在今年夏天为这个阶段迈出重要的一步。”如果成功，将进入下一阶段，可能需要三年完成。刘估计，第一个穿衣模型将在2025年推出。“开发具有人造皮肤的机器人可能需要更长的时间。这是因为在我们自己的材料科学领域之外，我们也需要工程师来帮助我们制造机器人。”

作为一个平行的项目，刘试图结合不同的触发因素。“如果我们能把紫外线和无线电波结合起来，那么我们就能在旅行中选择最合适的兴奋剂。例如，当暴露在阳光下时，会产生分泌物，但当阳光无法到达时，我们会改用无线电波。”