BIND带状连接装置可用于保持可延展电子设备的"拉伸"性

BIND带状连接装置可用于保持可延展电子设备的"拉伸"性按照目前的情况，可拉伸电子设备（如软体机器人或可穿戴传感器）的各个部分通常直接粘在一起。不幸的是，电信号无法穿过胶水。此外，当这些部件被拉向相反的方向时，粘合剂很快就会断裂。为了寻求一种功能更好的替代方案，新加坡南洋理工大学的陈晓东教授领导的国际科学家团队创造了一种名为BIND（BIphasic,Nano-dispersedInterface）的带状连接器。它主要由一种柔软的热塑性塑料组成，这种塑料已经被广泛用于可拉伸的电子产品，被称为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯，热塑性基体中嵌入了金或银的导电纳米粒子。当用户在组装可拉伸电子设备时，他们只需将一个BIND连接器的每一端按到电路板上，等两个部件中的每一个--两端在短短10秒内就能安全地粘在这些物品上。然后，连接器可以被拉伸到其放松长度的七倍而不会断裂。在被拉伸到正常状态的2.8倍时，它还能继续在组件之间传输较强的电信号。此外，一项标准的剥离粘性测试表明，连接器的两端（与被连接的部件粘合）的粘附韧性是传统连接胶水的60倍。该技术已经成功地在监测设备上进行了测试，这些设备被连接到大鼠和人类皮肤上，在后者的情况下，即使在水下也能测量手臂肌肉的电活动。"这些令人印象深刻的结果证明，我们的界面可以用来建立高度功能和可靠的可穿戴设备或软体机器人，"南洋理工大学的蒋英博士说。"例如，它可以用于高质量的可穿戴健身追踪器，用户可以以他们最舒适的方式进行伸展、手势和移动，而不影响设备捕获和监测他们的生理信号的能力。"有关这项研究的论文--来自斯坦福大学、深圳先进技术研究院、科学、技术和研究机构（A*STAR）和新加坡国立大学的科学家也参与其中--最近发表在《自然》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1344811.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1344811.htm

柔性电子产品突破有望 全新OLED显示屏可拉伸2倍以上

柔性电子产品突破有望全新OLED显示屏可拉伸2倍以上有机发光二极管（OLED）包含薄而柔韧的小型有机分子片，可以在电流的作用下发光。OLED比老式的LED和LCD显示屏更节能，被用于制造电视和电脑屏幕，以及智能手机和手持游戏机的显示屏。经过几十年的发展，OLED已成为最先进的电致发光技术之一。但研究人员一直在寻找新的用途。由于其低电压、高效率、高亮度和低价格，OLED是集成到可穿戴和可植入设备的完美技术，但仍需要一些调整来提高它们的柔软性和拉伸性。近期，芝加哥大学的研究人员研究了当前OLED的紧密化学键和硬度，开发出了一种全新的、更具延展性的替代品。最新研究成果已于近期发表在了《自然材料》杂志上。“目前用于这些最先进的OLED显示器的材料非常脆弱，它们没有任何拉伸性，”研究人员说，“我们的目标是创造出一种既能保持OLED的电致发光，又含有可拉伸聚合物的产品。”研究人员知道如何将可拉伸性注入具有可弯曲分子链的长聚合物材料中，也知道有机材料需要什么分子结构才能非常有效地发光。然后，他们就着手创造兼具这两种特性的新型聚合物。通过对新型柔性电致发光聚合物的计算预测，他们建立了几个原型。正如模型预测的那样，这些材料具有柔韧性、可拉伸性、亮度、耐用性和节能性。他们设计的一个关键是使用了“热激活延迟荧光”（TADF），这可以使材料以高效的方式将电能转化为光。新设计的OLED可以被拉伸到原来长度的两倍以上，而不会影响其发光能力或显示清晰的图像。事实上，该团队之前还开发了可拉伸的神经形态计算芯片，可以在一种柔性创可贴上收集和分析健康数据。现在创造可拉伸显示屏的能力增加了他们为下一代可穿戴电子产品开发的工具套件。研究人员说，发光的可弯曲材料不仅可以用来显示信息，还可以集成到需要光的可穿戴传感器中。例如，测量血氧和心率的传感器通常会通过血管照射光线来感知血流。此外，还可以集成到可植入设备中，比如那些利用光控制大脑神经元活动的设备。未来，该团队计划开发新版本的显示器，将更多颜色集成到荧光中，提高性能和效率。他们说，“我们的目标是最终达到与现有商业技术相同的性能水平。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1355505.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1355505.htm

中国科学家成功研制出世界首款具仿生三维架构电子皮肤 接近真实皮肤

中国科学家成功研制出世界首款具仿生三维架构电子皮肤接近真实皮肤具有三维架构的电子皮肤：仿生设计概念及真实器件图片。A图展示电子皮肤的仿生设计概念；B图为贴于机械手指尖的电子皮肤；图C-G为电子皮肤的照片、力传感单元与应变传感器局部放大图及应变栅线与过孔局部显微放大图片。图片来源：清华大学据介绍，这种三维电子皮肤与皮肤结构类似，也由“表皮”“真皮”和“皮下组织”组成，且各层的有效模量与人体皮肤中的对应层相近。传感器及电路主要位于“真皮”层中，其中，力传感单元设计为八臂笼状结构，传感器位于笼状结构上部，更靠近电子皮肤表面，因而对外部作用力高度敏感；应变传感器位于器件底部的拱形结构上，在垂直高度上与力传感单元上部的传感器保持一定距离，因此，只对面内的拉伸应变敏感，几乎不会受压力的干扰。基于这种具有三维架构的电子皮肤，研究人员结合深度机器学习算法，研制出只需通过触摸便可同时测量物体模量及局部主曲率的先进触觉系统，展示了其在判别食物新鲜程度等真实场景中的应用，体现其在物理量定量测量（如摩擦系数等）、人机交互等领域的应用潜力。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1433642.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1433642.htm

机器人的"指尖"灵敏度可与人类媲美 以两倍速度精确读取盲文

机器人的"指尖"灵敏度可与人类媲美以两倍速度精确读取盲文人类的指尖异常灵敏。它们可以传达小至头发丝一半宽度的物体的细节，辨别表面纹理的细微差别，并能运用适当的力量抓住鸡蛋或一袋20磅（9千克）重的狗粮而不打滑。随着尖端电子皮肤开始融入越来越多的仿生物功能，像滑动这样类似人类的动态交互变得越来越重要。然而，尽管软机器人技术不断进步，但要在机器人中再现人类指尖的灵敏度却很困难。英国剑桥大学的研究人员采用一种方法，将基于视觉的触觉传感器与人工智能相结合，以高分辨率和高速度检测特征，从而使其离现实更近了一步。"人类指尖的柔软度是我们能够以适当的压力抓握东西的原因之一，"该研究的第一作者帕斯-波特达尔（ParthPotdar）说。"对于机器人技术来说，柔软是一种有用的特性，但你也需要大量的传感器信息，而同时拥有这两种信息是很棘手的，尤其是在处理柔性或可变形表面时"。研究人员为自己设定了一项具有挑战性的任务：开发一种机器人"指尖"传感器，它可以像人的手指一样沿着指尖滑动，从而读取盲文。这是一项理想的测试。传感器需要高度灵敏，因为每个代表字母的点都非常紧密地排列在一起。研究报告的合著者大卫-哈德曼（DavidHardman）说："目前已有机器人盲文阅读器，但它们一次只能阅读一个字母，这与人类的阅读方式不同。现有的机器人盲文阅读器的工作方式是静态的：它们触摸一个字母图案，读取它，从表面拉起，移过去，再降低到下一个字母图案上，以此类推。我们想要的是更逼真、更高效的东西"。因此，研究人员创造了一种在"指尖"装有摄像头的机器人传感器。考虑到传感器的滑动动作会导致运动模糊，研究人员使用了一种机器学习算法，这种算法是在一组经过合成模糊处理的真实静态图像上训练出来的，目的是"消除"图像的模糊。消除运动模糊后，计算机视觉模型就能检测出每个字母并对其进行分类。Potdar说："这对机器人专家来说是个难题，因为要消除运动模糊，需要进行大量的图像处理，耗时耗力。"采用训练有素的机器学习算法意味着机器人传感器能以每分钟315字的速度阅读盲文，准确率达到87.5%，是人类阅读器速度的两倍，准确率也差不多。研究人员说，这比以前的研究快得多，而且这种方法可以通过更多的数据和更复杂的模型架构进行扩展，从而在更高的速度下实现更好的性能。哈德曼说："考虑到我们使用假模糊来训练算法，它在阅读盲文方面的准确性令人惊讶。我们在速度和准确性之间找到了一个很好的平衡点，人类读者也是如此。"研究人员说，虽然这种传感器不是为辅助技术而设计的，但它能快速准确地读取盲文，这对开发灵敏度可与人类指尖媲美的机器手或假肢是个好兆头。他们希望将其技术放大到人形手或皮肤的大小。Potdar说："盲文阅读速度是测量触觉传感系统动态性能的一个很好的方法，因此我们的研究结果可以应用于盲文以外的领域，如检测表面纹理或机器人操纵中的滑动。"下面这段视频由剑桥大学制作，介绍了研究人员如何开发盲文阅读传感器。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1415005.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1415005.htm

斯坦福大学开发的柔性传感器设备为治疗癌症开辟了新的可能性

斯坦福大学开发的柔性传感器设备为治疗癌症开辟了新的可能性研究人员声称，他们的FAST设备（代表"测量肿瘤的灵活自主传感器"）是一种全新的、快速的、负担得起的、免提的和准确的评估癌症药物有效性的方法。在更大的范围内，它可能为令人兴奋的癌症治疗新方向铺平道路。研究人员的发现最近发表在《科学进展》杂志上。研究人员每年使用带有皮下肿瘤的小鼠来测试成千上万种潜在的癌症药物。很少有药物能用于人类患者，而且开发新药的过程很耗时，因为评估药物治疗后肿瘤消退的工具需要数周时间才能读出反应。肿瘤固有的生物差异，现有测量技术的缺陷，以及相对有限的样本量，使得药物筛选具有挑战性和劳动密集型。该研究的第一作者、斯坦福大学工程学院化学工程系K.K.Lee教授鲍振南实验室最近的一名博士后AlexAbramson说："在某些情况下，被观察的肿瘤必须用卡尺手工测量。"但使用金属钳子般的卡尺来测量软组织并不理想，而且放射学方法不能提供实时评估所需的那种连续数据。FAST可以在分钟级检测肿瘤体积的变化，而卡尺和生物发光测量往往需要长达数周的观察期才能读出肿瘤尺寸的变化。黄金的力量FAST的传感器由一种灵活的、可拉伸的皮肤状聚合物组成，其中包括一层嵌入式的黄金电路。这个传感器与一个由前博士后和共同作者YasserKhan和NaojiMatsuhisa设计的小型电子背包相连。该设备测量膜上的应变--它拉伸或收缩的程度--并将该数据传输到智能手机上。使用FAST背包，与肿瘤大小回归有关的潜在疗法可以迅速而有把握地被排除无效数据，或协助医务人员快速介入进一步研究。基于对小鼠的研究，研究人员说，新设备至少提供了三个重大进展。首先，它提供了连续监测，因为传感器与小鼠物理连接，并在整个实验期间保持原位。第二，灵活的传感器包裹着肿瘤，因此能够测量其他方法难以辨别的形状变化。第三，FAST既是自主的又是非侵入性的。它与皮肤相连--与粘性绷带不一样--由电池驱动并以无线方式连接。鼠标可以自由移动，不受设备或电线的束缚，而且科学家不需要在传感器放置后主动处理小鼠。FAST包也是可重复使用的，组装成本仅为60美元左右，并且可以在几分钟内连接到小鼠身上。突破之处在于FAST的柔性电子材料。涂在皮肤状聚合物上面的是一层金，当被拉伸时，会出现小裂缝，改变材料的导电性。拉伸材料，裂缝的数量增加，导致传感器的电子电阻也增加。当材料收缩时，裂缝重新接触，导电性能得到改善。Abramson和共同作者、东京大学副教授Matsuhisa都描述了这些裂缝的扩展和电导率的指数变化如何在数学上等同于尺寸和体积的变化。研究人员必须克服的一个障碍是担心传感器本身可能会通过对肿瘤施加不适当的压力，有效地挤压它而影响测量。为了规避这一风险，他们仔细地将柔性材料的机械性能与皮肤本身相匹配，使传感器像真正的皮肤一样柔韧和柔软。"这是一个具有欺骗性的简单设计，"Abramson说，"但这些固有的优势应该对制药和肿瘤学界非常有趣。FAST可以大大加快、自动化和降低癌症疗法的筛选过程的成本"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332373.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332373.htm

一种可拉伸OLED为制造更便携的可穿戴电子产品创造了可能

一种可拉伸OLED为制造更便携的可穿戴电子产品创造了可能经过几十年的发展，OLED已经成为最先进的电致发光技术之一。但研究人员一直在寻找新的用途。由于其低电压、高效率和高亮度以及低价格，OLED是整合到可穿戴和植入式设备的完美技术。但它们需要进行一些调整，以改善其柔软性和可伸展性。来自芝加哥大学的研究人员已经解决了当前OLED的紧密化学键和硬度问题，开发出一种全新的、更有弹性的替代品。该研究的共同通讯作者SihongWang说："目前用于这些最先进的OLED显示器的材料非常脆；它们没有任何伸展性。我们的目标是创造出能保持OLED电致发光的东西，但要有可拉伸的聚合物。"凭借他们在分子工程方面的背景，研究人员知道开发一种更有弹性的OLED将需要一些分子操作。利用计算预测来开发他们的新型OLED聚合物，并测试了几个原型，研究人员在热激活延迟荧光（TADF）方面取得了胜利，这是一种让有机材料将电转化为光的高效方式。通过在TADF单元之间的聚合物中嵌入烷基--只含有碳原子和氢原子排列的有机化学品，柔软度和灵活性得到了加强。新设计的OLED可以被拉伸到其原来长度的两倍以上，而不会破坏其发光能力或显示清晰的图像。该研究的共同通讯作者胡安-德-巴勃罗说："我们已经能够开发出感兴趣的新聚合物的原子模型，并且通过这些模型，我们模拟了当你拉动这些分子并试图使其弯曲时会发生什么。现在我们在分子水平上理解了这些特性，我们有了一个框架来设计新的材料，在那里灵活性和发光性得到了优化。"这种新型OLED的性能似乎超过了三星在2021年宣布的可穿戴健康监测系统，该系统可以拉伸多达30%，而不会对显示或监测性能产生不利的影响。研究人员说，他们的可拉伸OLED设备可以在下一代可穿戴电子设备和健康传感器方面有广泛的应用。该团队计划开发新版本的显示器，将额外的颜色整合到荧光中，并提高性能和效率。目标是最终达到现有商业技术所具有的相同性能水平。这项研究发表在《自然材料》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1355223.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1355223.htm