大部分的人都已經(jīng)知道石墨烯有多么萬(wàn)能,也聽(tīng)過(guò)它可以應(yīng)用在哪些方面。如今在仿生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域上,石墨烯將再度搶占一席之地。
仿生醫(yī)學(xué)透過(guò)了解生物構(gòu)造與運(yùn)作原理,研發(fā)新的機(jī)械或技術(shù),很大部分在于幫助解決人體缺陷帶來(lái)的不便,像是回復(fù)失去的感官知覺(jué)。例如人工耳蝸(電子耳)能恢復(fù)受損的聽(tīng)力、視網(wǎng)膜植入物也能幫助盲人重見(jiàn)天日,不過(guò)市面上還沒(méi)有一款義肢,能夠讓失去肢體的人感受到觸覺(jué)。
觸覺(jué)系統(tǒng)對(duì)義肢來(lái)說(shuō)相當(dāng)重要,光是把水果從樹(shù)上摘下,或是把洋芋片從包裝中拿出來(lái)這類(lèi)微不足道的小動(dòng)作,假如沒(méi)有對(duì)觸摸或壓力的感知,都會(huì)變得無(wú)法實(shí)現(xiàn)。有鑑于此,格拉斯哥大學(xué)(University of Glasgow)的研究團(tuán)隊(duì)稍早利用石墨烯開(kāi)發(fā)出一款柔軟的電子皮膚,能夠進(jìn)行敏銳的壓力量測(cè)。該團(tuán)隊(duì)在《先進(jìn)功能材料》(Advanced Functional Materials)上發(fā)表此一成果,說(shuō)明隱藏在皮膚下的太陽(yáng)能電池,能夠驅(qū)動(dòng)一組傳感器,讓人工肢體產(chǎn)生觸覺(jué)。
研究負(fù)責(zé)人Ravinder Dahiya 博士表示:“在人工肢體上,除了靈活性和分布式傳感器外,還需要注意動(dòng)力來(lái)源。”因此團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出新的電子皮膚,由單層石墨烯制成──只有一粒原子厚度的碳片組成強(qiáng)韌且具有延展性的材料,堆疊在一個(gè)太陽(yáng)能電池上。石墨烯不僅能導(dǎo)電,并且還是透明的,能讓98% 的光穿透到下面的太陽(yáng)能電池中充電。
研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行測(cè)試時(shí),發(fā)現(xiàn)石墨烯電子皮膚若沒(méi)有通電開(kāi)啟,義手就會(huì)沒(méi)有辦法控制抓取物體的力道,并將其捏碎;但電子皮膚開(kāi)啟后,義手便能夠像普通的手一樣觸摸,并以輕輕抓住物體。
現(xiàn)在電子皮膚每平方公分只需要20 nW的功率,太陽(yáng)能電池便負(fù)擔(dān)隨時(shí)供電的任務(wù),而團(tuán)隊(duì)也另外設(shè)計(jì)了另一個(gè)具有超級(jí)電容器的開(kāi)發(fā)原型,能儲(chǔ)存多余能量。
研究團(tuán)隊(duì)利用了他們?cè)?015 年率先研發(fā)出生產(chǎn)大片廉價(jià)石墨烯的技術(shù),持續(xù)嘗試將石墨烯電子皮膚材料延展,以復(fù)蓋整個(gè)義肢或機(jī)器人等較大的范圍。Ravinder Dahiya 預(yù)計(jì)將來(lái)5~10 公分的石墨烯電子皮膚只需要1 美金就可以制作出來(lái)。他認(rèn)為,除了人工肢體以外,這款電子皮膚只要搭配太陽(yáng)能電池,即便在沒(méi)有電力的偏遠(yuǎn)地區(qū),也可搭配傳感器用于健康監(jiān)測(cè),像是糖尿病患者的血糖狀況。