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裝上「電子皮膚」,讓義肢及機器人也能「感覺」到溫度和壓力

2018.03.13
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皮膚讓我們感受到外界的溫度、壓力、振動和觸覺,並且保護著我們內部的組織和器官,是人體最大的器官。受皮膚具有感測壓力的啟發,科羅拉多大學博爾德分校(University of Colorado Boulder)的研究人員研發出「電子皮膚」(e-skin),模仿人類真正的皮膚,將能運用在義肢上,使裝設義肢者能夠「親身感受」溫度、壓力及濕度,未來可望進一步運用於機器人、健康監測和生物醫學設備上,為生物科技ㄧ大躍進!

整理/林孟正、劉易軒

根據人間福報報導指出,由科羅拉多波爾德大學研究者研發的電子皮膚,以纖薄的半透明材質組成,就如人類的皮膚一樣,對外界的溫度、壓力、溼度等皆有感知,能用來改善義肢無感測壓力的缺陷,幫助義肢使用者拿取物品時,能準確掌握力道。《科學先端》(Science Advances)期刊內容指出:「電子皮膚能夠感受到擠壓力道,這是改良義肢的關鍵因子。」此外,電子皮膚也可運用在機器人上,有助其控制力道、避免損毀物品。,目前電子皮膚也被運用於研發其他的生物醫學裝置。

中央社報導提及,目前所使用的電子裝置都屬於被動系統,並沒有像人類皮膚有主動感知的能力。

科羅拉多大學波爾德分校的機械工程師 Jianliang Xiao 表示:「電子皮膚就是賦予原本被動的系統,有『感覺』的能力。」研究共同作者、化學教授 Wei Zhang 說明:「試想我們皮膚可以做到的事,它能避免我們被燙到或受傷,基本上電子皮膚即可模仿這些重要的保護功能。」

科技新報說明,電子皮膚由新型雙鍵聚合物「聚亞胺」(polyimine)與奈米銀粒子構成,具備良好的機械強度、化學穩定性和導電性。

研究人員指出,電子皮膚具備自我修復性,當電子皮膚受損時,只需將乙醇中的化合物融入電子皮膚,讓受損部位重新形成化學鍵,就能幫助它自我修復。

ETtoday 國際報導,電子皮膚除了應用於義肢,也使仿生科技運用上獲得不少進展。如果未來機器人使用電子皮膚,將能感測溫度及壓力, Jianliang Xiao 表示:「當人類與機器人互動時,感知能力是非常重要的,我們要確保機器人不會對他人造成傷害。」以照顧嬰兒為例,當機器人因電子皮膚感知到壓力,便更能控制力道,將嬰兒抱在懷中時則會更加安全,除此之外,還能偵測嬰兒的體溫,判別是否發燒。

目前電子皮膚雖已相當接近人類皮膚的功能,卻仍無法比照真正的皮膚那般自由伸縮,研究團隊正積極改良及優化電子皮膚的功能,期望它在未來能更容易製造並真正與義肢、機器人作結合。

明日科學報導指出,電子皮膚還有一個特色為該材料可以回收重複使用,只要將舊的電子皮膚浸泡到特製溶液中便能將聚合物分解,同時奈米銀顆粒會沉澱而分離出來。如今環境正面臨嚴重的電子垃圾污染,兩位研究者也夢想著有朝一日,所有電子產品都可以應用這項特性,如筆電、手機等,皆可像電子皮膚一樣浸泡至特殊溶液中分解、進一步回收再利用。如此一來,可避免過多的電子垃圾產生,降低環境的負擔。

核稿編輯:李沂霖

參考資料

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全球第一個「漂浮」離岸風力發電廠成功營運,電力可供 2 萬戶家庭使用

2018.03.05

編譯:郭潔鈴

全世界第一個漂浮在海上的風力發電廠,於去年(2017)十月在蘇格蘭的海岸邊正式啟動。這個名為 Hywind 的漂浮風力發電廠計畫,由 5 個相連的風力渦輪發電機組成,宛如巨大風車的發電機在海平面上漂浮,並以一條電纜與海床連結。

透過此種使用電纜將風力發電機固定在海床的技術,能減少發電機在固定基地上的安裝費用,這項科技有望減少風力發電的成本,並開拓新的可發電領域,這代表人們將能在遙遠的海上蒐集到更強、更穩定的風。(同場加映:台中港將建造東南亞最大離岸風力發電專用碼頭,預計每年可供給超過 10 萬家戶的用電

這些發電機於挪威建造,在去年夏天跨越北海,被擺放至蘇格蘭東北部亞伯丁郡(Aberdeenshire)的海岸邊。

根據 Hywind 計畫推行者、挪威能源公司 Statoil 表示,若 Hywind 全力生產,其電力預估足以提供 2 萬戶家庭使用。

而 Hywind 實際運營的狀況,根據媒體 Business Green 的報告分析,自去年十月啟動至今的表現超出預期的好,與傳統風力發電廠在冬季僅能維持 45% 至 60% 的運營效能相比,其平均運營效能可達到 65%。

除此之外,Hywind 還成功地從強烈的暴風雨及高達 8.2 公尺的巨浪中存活下來。Statoil 的副執行長  Irene Rummelhoff 相信,漂浮風力發電廠能真正地為能源生產帶來新的局面。

「全球超過 80% 的離岸風力資源,皆發生在 60公尺深或更深的水域,在那種地形,傳統的定點式風力發電機並不適用,因此我們看到了漂浮風力發電廠的極大潛力。亞洲、美國西岸與歐洲等地,皆是 Hywind 技術希望有機會落腳的地區。」

參考資料

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