以奈米碳管製作類皮膚元件
- 上線日期：2011/11/29 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
美國科學家研發出一種具有高彈性及絕佳導電能力的透明薄膜材料。此薄膜是由波浪狀且具彈簧結構的奈米碳管(carbon nanotube)所構成，能用來發展模擬皮膚感知壓力及伸張的感測器。這類元件未來可望應用在醫學上，協助燒燙傷病患乃至截肢人士恢復觸覺，也可應用在機器人設計及觸控顯示器上。
史丹佛大學的Zhenan Bao等人將奈米碳管溶液噴灑在矽膠薄板的上下表面，接著拉長薄板。待薄板鬆弛時，兩側的奈米碳管便自然形成波浪狀的類彈簧結構，該結構可作為電極，配上中間夾著的矽膠層，便可像電容一樣儲存電荷。該元件受力時會使矽膠層壓縮並改變儲存的電量，此變化可透過上下的碳管電極測得，因此可以用來精確量測施加的外力。
再度拉長此複合薄膜時，奈米碳管會沿該方向伸直。若伸長量未超過起始值，薄膜導電度將維持不變。即使朝任意方向拉長至原來的2.5倍數次後，此薄膜仍可毫無損傷地恢復原狀。完全拉長的薄膜具有2200 S/cm的導電率，並可量測約50 kPa的壓力，力道相當於以手指使勁掐捏。
該團隊表示，他們所製作的元件應該是第一個高彈性類皮膚透明元件，可應用的範圍很廣。例如，能感應不同程度壓力的元件、可摺疊伸展的手機螢幕、適合安裝在交通工具及建築物上的可撓式太陽能電池的透明電極，以及機器人或其他人工智慧系統的感知元件。另外，此材料亦可發展於生理回饋(biofeedback)系統上，像是可偵測駕駛人是否打瞌睡的智慧方向盤。該團隊目前計畫改善此元件的敏感度，並且將其與神經細胞整合。詳見Nature Nanotechnology | doi:10.1038/nnano.2011.184。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/47594
譯者:劉家銘(逢甲大學光電學系)
責任編輯:蔡雅芝
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