蓋世汽車訊 想像一下，戴著隱形眼鏡在虛擬實境中導航，或者在水下操作智能手機的情景。得益於創新的電子皮膚（e-skin），這一切可能很快成為現實。據外媒報導，由德國德累斯頓-羅森多夫亥姆霍茲中心（HZDR）領導的研究團隊開發出一種電子皮膚，能夠通過單個全域感測器檢測並精確追蹤磁場。這種人造皮膚不僅輕便、透明且透氣，還能模擬真實皮膚與大腦的交互方式。相關研究成果發表在期刊《自然通訊》。

圖片來源：《Nature Communications》

電子皮膚最初是為機器人開發的，旨在模仿真實皮膚的特性。它們可以賦予機器人觸覺，或替代人類失去的感官。有些電子皮膚甚至可以檢測化學物質或磁場，但這項技術也存在局限性。功能強大的電子皮膚往往不切實際，因為它們要依賴大量電子元件和大型電池。

HZDR離子束物理與材料研究所的Denys Makarov表示：“以往的技術使用大量獨立感測器和晶體管來定位磁場源，類似於智慧手機顯示幕中的觸控感測器。我們的想法是開發一種更節能的系統，使其更類似於人類的柔軟皮膚，從而更適合人類使用。”

更輕、更靈活且更智慧

為此，研究人員用幾微米厚的輕薄柔性膜取代了通常承載電子元件的剛性笨重基板。整個膜層具有光學透明性和透氣性，使得人造皮膚能夠透氣、吸水，從而讓裡面的真實皮膚能夠呼吸。然而，這種超薄膜層可容納的電子元件數量有限，因此新型電子皮膚採用了磁敏感功能層作為全域感測器表面，精確定位磁場信號的來源。由於磁場會改變材料的電阻，而中央分析單元則能夠基於這些變化計算出信號位置，從而模擬真實皮膚的功能並節省能源。

人造皮膚帶來接近人類的感官體驗

HZDR的博士生、該研究的第一作者Pavlo Makushko表示：“這種大面積磁敏感智慧皮膚是一項技術創新。從概念上講，電子皮膚現在的工作原理更接近於人體。無論我觸摸真實皮膚的哪個位置，信號都會通過神經傳遞到大腦，大腦會處理信號並記錄接觸點。我們的電子皮膚也具有一個單一全域感測器表面，就像我們的皮膚一樣，並且還有一個中央處理單元能夠重建信號，就像我們的大腦一樣。”

這一技術得益於斷層掃面（如醫學中的MRI或CT掃描），它能夠從大量單獨的圖像中重建信號位置。這種技術對帶磁場感測器的電子皮膚來說是全新的——以前科學家認為這種方法對傳統磁敏感材料的低信號對比度不夠敏感。Makushko強調，實驗結果表明這一方法是該研究的重大技術成就。

通過磁性體驗我們的環境

新型電子皮膚能夠無縫追蹤信號路徑，從而實現識別磁性觸控筆書寫的數字圖案、虛擬實境中的無接觸交互，或即使在潛水等極端環境中操作智慧手機等應用。磁感應人造皮膚的佩戴者通常不是人類，而是機器。

同時，磁場感測器比傳統電子元件更不容易受到干擾。機器人系統可以利用它們來檢測運動，即使是在其他方法失效的複雜環境中。冬天，用戶可以通過手套指尖上的磁性貼片操作配備透明磁感測器的智能手機，而無需擔心第三方電子設備的干擾。磁感應並不充當指南針，而是在人與機器之間提供獨特的通信管道。