鲍振安:突破电子皮肤三大关键问题 让皮肤在未来实现手机功能
在2020年11月7日的腾讯WE大会上，美国斯坦福大学工程学院教授鲍振安介绍了她的团队在研究电子皮肤时所面临的问题。在过去的十年里，他们发现了柔软、可折叠甚至自愈的材料，在此基础上材料可以感知不同的物体。最终，他们希望通过神经将电子设备感应到的信号传输到大脑。虽然实现真正的电子皮肤还有很长的路要走，但是他们的工作证明了这个套路是可行的。她将继续赋予人造皮肤“让人类更人性化”的权力。
演讲者|鲍振安(美国斯坦福大学工程学院教授)
大家好，我是美国斯坦福大学工程学院化学工程系主任包振安教授。
首先我想问一个问题。你今天带手机了吗？如果我们未来的生活中没有手机会是什么样子？这是我们几年前提出的大胆想法，——。我们相信手机的功能会融入到我们穿的衣服里，融入到我们附着在身上的电子设备里，甚至植入我们体内的电子设备里。这将是未来人与人之间以及人与环境之间的交流方式。我们相信未来电子行业会有很大的变化，人与人之间的交流将通过人工皮肤这样的电子设备来实现。这就是我们所说的“电子皮肤”的概念。
二十五年前，当我开始我的科学生涯时，我有一个梦想，那就是将来所有的电视屏幕都可以折叠起来。我们可以放在口袋里，也可以随时随地拿出来。2018年，中国玉柔科技公司发布了一款可折叠产品。然而，我们可以想象，25年前，我们连手机都没有。当时，我们没有任何可用的材料来制作折叠电子设备。从那以后，我们开始设计新的材料来研究如何使折叠屏幕变得灵活。经过八年的研究，我们制造了世界上第一个可折叠屏幕。
我生命中最美好的回忆就是我把宝宝抱在怀里，轻轻抚摸他柔软的小手和小脸。你能想象如果一个母亲不能碰她的孩子，或者她在厨房做饭时没有被烫伤的感觉吗？这就是每天戴着假肢，感觉什么都没有的病人所经历的。但你可能会问，这跟可折叠屏幕有什么关系？其实我们的人体不是一条直线，而是一个弯曲的形状，所以你可以想象，电子皮肤和人体一样，可以在不限制人的运动的情况下覆盖身体，同时也不会被破坏。电子皮肤在身体上必须能工作。
我们有三个最重要的问题要解决。首先是使用的电子材料不能是刚性的。因为刚性材料放在身体上，当身体在运动时，这些材料会断裂，无法工作，所以我们必须让这些材料像皮肤一样柔软，像皮肤一样拉伸，甚至自我修复，可以生物降解。
第二个挑战是，虽然我们有这些材料，但人类的皮肤可以感知压力、温度和微妙而不同的物体。我们需要把这些材料做成可以感受不同物体的人造皮肤。
第三个问题是，即使这些传感器可以接收信号，就像我们的皮肤可以感受到不同的感官一样，如果我们的大脑不能处理这些信号，它仍然没有感觉，所以人工皮肤的信号需要与人体结合。
可扩展半导体和晶体管资料来源：包实验室的阿米尔福德赫、王思宏
我们之前16年的研究集中在解决这三个最重要的问题。感谢我的学生和合作者，我们取得了巨大的突破。首先，从材料的角度来说，我们需要设计分子来得到不同的材料。我们知道分子由原子组成。当分子以不同的顺序排列时，它们会带来不同的性质，如金属性质或拉伸性。有了分子的设计，再利用化学反应来制作材料，就可以达到不同的性质。但是，如果这些分子构成的材料是刚性材料，当人运动时，这些材料要么约束人的运动，要么化学键断裂，电子器件就不能工作。因此，我们建议使用能够自行修复化学键的新材料。即使化学键断裂，也会重新自我修复，使其具有延展性、自愈性，甚至生物降解性。
见B. tee，C. Wang，Z. Bao等，Nature Nanotech。2012年，自然化学。2013关于自修复和柔性分子组成的材料的相关内容。
如视频所示，这是我们制作的可拉伸材料。你看，就算用针扎，也不会断。
可在1分钟内自行修复的材料见王旺、包