婁正

艾米·穆林斯（Almee Mullins）是一名運(yùn)動(dòng)員、模特，也是一名演員，但同時(shí)，她也是一位小腿截肢的殘疾人。憑借著非凡的毅力和堅(jiān)強(qiáng)的內(nèi)心，以及每次出門(mén)都要攜帶的裝有20雙適合不同場(chǎng)合義肢的行李箱，艾米驚艷了世界，也成就了自己。顯然，義肢不僅僅成為她行動(dòng)上的支撐，更成為了一種美學(xué)的裝飾。但是，當(dāng)前的義肢即使做的再精美華貴，在功能性和整體性上都不能與人體本身相提并論。而如今，電子皮膚（E-skin）的出現(xiàn)為義肢的發(fā)展，乃至人類(lèi)醫(yī)療的發(fā)展提供了新的機(jī)遇。

豐富的感知功能

電子皮膚是一類(lèi)具有多重感知能力的電子產(chǎn)品，通過(guò)采用柔性、可愈合材料作為基底，使其能夠向人類(lèi)或者其他生物皮膚一樣同時(shí)具備感知和柔韌的特性。在科技發(fā)展的今天，科學(xué)家們對(duì)電子皮膚做出了相當(dāng)多研究，也催生出了許多實(shí)用性產(chǎn)品。

一家名為MC10的公司研發(fā)出了一款名為生物印章（BioStamp）的醫(yī)療監(jiān)測(cè)產(chǎn)品，通過(guò)這種柔性無(wú)線(xiàn)傳感器貼敷在人體的特定位置，就能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)睡眠時(shí)間、姿勢(shì)、心率曲線(xiàn)等生理參數(shù)。相比于智能手表的光電容積脈搏波描記法對(duì)心率的檢測(cè)，這種方式的精度更高，再配合物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)時(shí)上傳功能，對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)可謂意義重大，尤其是對(duì)于潛在心臟病患者，心電圖的準(zhǔn)確描繪能夠幫助他們提前預(yù)防心臟疾病的發(fā)生，并在發(fā)現(xiàn)后及時(shí)獲救。

受限于制作成本和電子皮膚本身的前景，當(dāng)前最為廣泛應(yīng)用的方向顯然是醫(yī)療領(lǐng)域。而隨著器件小型化進(jìn)程的發(fā)展以及云處理能力的進(jìn)一步提升，像生物印章之類(lèi)的產(chǎn)品將會(huì)越發(fā)輕巧纖薄，能夠像人類(lèi)皮膚一樣完全貼敷在人體表面也不再是天方夜譚。在2017年的美國(guó)消費(fèi)電子展（CES）上，來(lái)自中國(guó)的Rotex公司展示出了一種名為電子文身的柔性電子產(chǎn)品。得益于平面電子產(chǎn)品制備技術(shù)的發(fā)展，這種電子產(chǎn)品非常纖薄，可以直接貼在人體的任意皮膚處，并且能夠有效地收集生理代謝物、體溫等身體信號(hào)。采用平面電子元件也帶給這種技術(shù)另外一個(gè)好處——它能夠兼容目前市面上的卷對(duì)卷的制備工藝，從而實(shí)現(xiàn)制備成本的下降。

通過(guò)對(duì)電子皮膚的功能進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，小小的電子皮膚可以對(duì)人體和外界的多種信息進(jìn)行采集和傳輸。除冷熱、濕度、觸覺(jué)這些皮膚本身所擁有的功能之外，嗅覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)這些本不屬于皮膚功能的部分也可以被集成到電子皮膚的序列當(dāng)中。更神奇的是，某些人類(lèi)本身所不具有、而其他生物具有的感受能力，如磁感受能力甚至也能加入其中。搭配上目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的人體自主控制的人造肢體，如美國(guó)國(guó)防部先進(jìn)技術(shù)局（DARPA）生產(chǎn)的LUKE仿生假肢，某些殘疾的人即可獲得靈活的肢體控制和全面的感知系統(tǒng)，從而變得比正常人更加強(qiáng)大。因此，從功能性的角度來(lái)看，電子皮膚的能力或?qū)⒃诓贿h(yuǎn)的將來(lái)遠(yuǎn)超人類(lèi)皮膚，它將賦予人類(lèi)更多、更強(qiáng)大的功能。

強(qiáng)大的自愈能力

得益于細(xì)胞的全能性，人體在一定的損傷范圍內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)在功能和外觀(guān)的自我修復(fù)。比如手指被割破后幾分鐘，血管中聚集的纖維蛋白大分子和血小板就能構(gòu)建起一道密集的血栓來(lái)阻止血液外流;而在之后的很長(zhǎng)一段時(shí)間里，纖維細(xì)胞和纖維蛋白就像織布一樣重新修復(fù)傷口部位;最后經(jīng)過(guò)皮膚組織的更替，受傷部位的皮膚跟周?chē)木驮匐y看出差別了。認(rèn)識(shí)了人體修復(fù)的基本原理后，科學(xué)界受到啟發(fā)也提出了電子皮膚自我修復(fù)的理論。

首先，大部分柔性材料本身的有機(jī)聚合物體系就是通過(guò)長(zhǎng)鏈的聚合物分子纏結(jié)形成的，在條件（如溫度和濕度）允許的情況下，材料本身就可以通過(guò)動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵或者非共價(jià)鍵的再生以及聚合物鏈在受損界面的重新纏結(jié)來(lái)重建。其次，即使某些聚合物本身無(wú)法實(shí)現(xiàn)自愈，通過(guò)事先添加愈合劑到電子皮膚的基底材料當(dāng)中也能夠使其在受到損傷后完成一定次數(shù)的愈合。

從效果上來(lái)看，電子皮膚的自愈能力和人類(lèi)皮膚相比仿佛沒(méi)什么優(yōu)勢(shì)，甚至還有損壞主要電路后無(wú)法恢復(fù)正常工作的可能性，但是要知道，化合物的自愈條件是可以通過(guò)調(diào)整材料體系實(shí)現(xiàn)人為控制的。許多人體無(wú)法正?；謴?fù)的環(huán)境，如高溫、高濕度、高鹽濃度的條件下，環(huán)境本身對(duì)于傷口就存在著二次傷害的危險(xiǎn)，而自愈材料的恢復(fù)條件較為寬泛，甚至可以人為地創(chuàng)造條件。另外，相對(duì)于人體表皮自愈，電子皮膚的自愈時(shí)間也往往更為簡(jiǎn)短。來(lái)自天津大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)研制成功的“全天候自愈合材料”就具備這種超強(qiáng)的環(huán)境兼容性，在24小時(shí)恢復(fù)時(shí)間的對(duì)比實(shí)驗(yàn)下，無(wú)論是在零下40℃的低溫下，亦或是在過(guò)冷高濃度鹽水中，甚至是在強(qiáng)酸強(qiáng)堿的環(huán)境中，該電子皮膚材料都能夠?qū)崿F(xiàn)50%～90%的自愈效率，并且不會(huì)損失太多的性能。

生物進(jìn)化的初衷是為了能夠生存下去、適應(yīng)環(huán)境的變化，而人類(lèi)在如今的時(shí)代中不僅能夠利用條件適應(yīng)環(huán)境，還能夠通過(guò)工具有效地改造環(huán)境使其更適合人類(lèi)生存。自然在人類(lèi)進(jìn)化中的推動(dòng)作用在逐漸減小，而電子皮膚這一新興人類(lèi)文明產(chǎn)物將促使人類(lèi)文明與電子文明進(jìn)一步融合，賦予人類(lèi)更為有力的工具去探索和改造未知的世界。 （責(zé)任編輯/岳萌 美術(shù)編輯/李子夜）