人造皮肤可以治愈伤口并让机器人流汗

想象一下一种能够按需释放抗生素并同时吸收过多伤口渗出液的敷料。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，该涂层可以通过无线电信号主动释放和吸收多种流体。这种材料不仅对医疗保健行业有益，而且在机器人技术甚至虚拟现实领域也很有前途。

TU / e-searcher刘丹青，本文的主要作者，及其博士学位。学生袁源展的灵感来自于生物的皮肤。人体皮肤会分泌油脂来抵抗细菌和汗水，从而调节体温。鱼从皮肤分泌粘液，以减少水的摩擦，从而更快地游泳。Liu现在呈现出一种人造皮肤：一种智能表面，可以在环境刺激下主动并反复释放并重新吸收物质，在这种情况下为无线电波。这很特殊，例如在智能材料领域，大多数方法都限于被动释放。

潜在的应用是众多的。使用这种材料的敷料可以调节药物的输送，以便在更长的时间内按需分配药物，然后“重新装载”另一种药物。机器人可以利用皮肤层“出汗”来冷却自己，从而减少了在体内使用重型通风机的需求。必要时，机器可能会将润滑剂释放到机械零件上。或者可以制造用于虚拟现实游戏的高级控制器，将其弄湿或干燥以增强人类的感知力。

像海绵一样将液体拧干

涂层的材料基础是液晶分子，这是液晶显示屏众所周知的。这些分子具有所谓的响应特性。刘：“你可以把它想象成一种交流材料。它与周围环境进行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起反应。当打开波浪时，分子扭曲以与波浪的传播方向对齐。

通过了解这一点，Liu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，该系统就像海绵一样。Liu解释说：“当无线电波打开时，液晶分子移动方向，因此将液体从孔中挤出。” 她继续说：“随着无线电信号变得更强，涂层甚至出汗更多。”

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，我们可以根据要求将表面做成'湿'或'干'，例如改变润滑或表面附着力。”

安全触摸

之前，Liu曾使用过热，光和电等触发器来打开和关闭其材质。但是无线电信号是最先出现的：“在我的材料科学领域，我们经常使用与房屋相同的电力(50-60 Hz)，但这种频率很难触及。因为我们想将材料应用于机器人和敷料，我们需要开发一种可以安全处理的材料。” 这就是Liu为何使用射频交变电场(20 kHz至300 GHz)的原因，类似于Wi-Fi信号，它是一种低能量且非电离的辐射。

“我们使用的高频是为电动汽车发明的。它无法穿透人体，因此完全可以触摸。在医疗保健行业，例如在电疗法中，它已经是常见的频率。” 但是，安全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驱动。

结合无线电波与光

Liu和她的团队的下一步将是用抗生素，润滑剂或酒精等液体填充毛孔。刘：“我们希望今年夏天为这一阶段迈出重要一步。” 如果成功，则将进入下一个阶段，这可能需要三年才能完成。Liu估计到2025年将拥有第一个敷料模型。“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，我们还需要工程师来帮助我们制造机器人。 ”

作为并行项目，Liu尝试组合不同的触发器。“如果我们可以将紫外线和无线电波结合在一起，那么就可以在旅途中选择最合适的刺激剂。例如，当暴露在阳光下时，分泌就会发生，但是当阳光无法到达时，我们会切换到无线电波。 ”

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