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断链之后
 

集成有机薄膜晶体管 高弹性电子皮肤更稳固

基于有机薄膜晶体管的电子皮肤材料对开发软性机器人、植入物与义肢等不可或缺。IFW Dresden

由德国的IFW Dresden与Chemnitz University of Technology,以及日本大阪大学组成的研究团队,集成基于有机薄膜晶体管的磁性传感器与有机电路,开发高灵敏电子皮肤材料。

根据Medgadget报导,由于超级柔软与富弹性的材料对软性机器人(Soft-Robotics)、植入物与义肢等应用是不可或缺的特性,因此研究团队以各种方式弯曲、操弄、绷紧新的类皮肤材料,在所有测试下都能以高准确度实时侦测局部磁场,验证了弹性薄膜磁性传感器可完全集成至复杂的有机电路。

人类皮肤是多功能器官,许多特性是源自与生俱来的弹性与柔软,并能透过无数连结神经系统的感受器作为跟外部实体环境互动的接口。机器人系统的运行中空间定位与定向非常倚赖电场与磁场感测功能,长久以来许多科学家的研发工作便是致力于让弹性、柔软的人造皮肤具备这些功能以支持机器人应用。

电子皮肤对义肢装置的发展至为关键,需要极高的材料设计技术,最新的弹性传感器与有机电子装置已可集成至柔软富弹性的材料表面并正常运行,但要复制天然皮肤的特性,高质量人造皮肤需极具弹性与配置大量互连的传感器收集各种物理特性,并透过有机电路传送至处理与解读资料的中央核心。

研究团队创新的主动矩阵(Active Matrix)磁性传感器系统可符合上述电子皮肤材料的需求,系统原型配备2x4的磁性传感器阵列、连接与控制磁性传感器阵列的有机启动程序移位缓存器(Bootstrap Shift Register)、有机讯号放大器等,且所有的电子零件都是基于有机薄膜晶体管并集成于单一平台。

此新的类皮肤材料配备许多由研究团队开发的磁性传感器,以及操作这些传感器所需的有机电路,为简化传感器间的联机,个别磁性传感器必须结合讯号放大器、电流源与开关、移位缓存器等复杂的电子线路来构成完全集成的装置,以制作具备感测能力的高弹性、强固电子皮肤材料,可望促进基于高密度弹性传感器平台的相关医疗装置发展。

研究团队的实际展示显示主动矩阵磁性传感器系统具备高磁性灵敏度,能实时取得二维磁场分布,非常强固可耐受弯曲、凹折、扭绞等机械变形。此外除了完全的系统集成,采用有机启动程序移位缓存器对机器人与穿戴式应用也至为重要。研究团队的下一步将增加单位表面积的传感器数量,以及扩大电子皮肤以适用于更大的表面。

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