盖世汽车讯 想象一下，戴着隐形眼镜在虚拟现实中导航，或者在水下操作智能手机的情景。得益于创新的电子皮肤（e-skin），这一切可能很快成为现实。据外媒报道，由德国德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心（HZDR）领导的研究团队开发出一种电子皮肤，能够通过单个全局传感器检测并精确追踪磁场。这种人造皮肤不仅轻便、透明且透气，还能模拟真实皮肤与大脑的交互方式。相关研究成果发表在期刊《自然通讯》。

图片来源：《Nature Communications》

电子皮肤最初是为机器人开发的，旨在模仿真实皮肤的特性。它们可以赋予机器人触觉，或替代人类失去的感官。有些电子皮肤甚至可以检测化学物质或磁场，但这项技术也存在局限性。功能强大的电子皮肤往往不切实际，因为它们要依赖大量电子元件和大型电池。

HZDR离子束物理与材料研究所的Denys Makarov表示：“以往的技术使用大量独立传感器和晶体管来定位磁场源，类似于智能手机显示屏中的触摸传感器。我们的想法是开发一种更节能的系统，使其更类似于人类的柔软皮肤，从而更适合人类使用。”

更轻、更灵活且更智能

为此，研究人员用几微米厚的轻薄柔性膜取代了通常承载电子元件的刚性笨重基板。整个膜层具有光学透明性和透气性，使得人造皮肤能够透气、吸水，从而让里面的真实皮肤能够呼吸。然而，这种超薄膜层可容纳的电子元件数量有限，因此新型电子皮肤采用了磁敏感功能层作为全局传感器表面，精确定位磁场信号的来源。由于磁场会改变材料的电阻，而中央分析单元则能够基于这些变化计算出信号位置，从而模拟真实皮肤的功能并节省能源。

人造皮肤带来接近人类的感官体验

HZDR的博士生、该研究的第一作者Pavlo Makushko表示：“这种大面积磁敏感智能皮肤是一项技术创新。从概念上讲，电子皮肤现在的工作原理更接近于人体。无论我触摸真实皮肤的哪个位置，信号都会通过神经传递到大脑，大脑会处理信号并记录接触点。我们的电子皮肤也具有一个单一全局传感器表面，就像我们的皮肤一样，并且还有一个中央处理单元能够重建信号，就像我们的大脑一样。”

这一技术得益于断层扫面（如医学中的MRI或CT扫描），它能够从大量单独的图像中重建信号位置。这种技术对带磁场传感器的电子皮肤来说是全新的——以前科学家认为这种方法对传统磁敏感材料的低信号对比度不够敏感。Makushko强调，实验结果表明这一方法是该研究的重大技术成就。

通过磁性体验我们的环境

新型电子皮肤能够无缝追踪信号路径，从而实现识别磁性触控笔书写的数字图案、虚拟现实中的无接触交互，或即使在潜水等极端环境中操作智能手机等应用。磁感应人造皮肤的佩戴者通常不是人类，而是机器。

同时，磁场传感器比传统电子元件更不容易受到干扰。机器人系统可以利用它们来检测运动，即使是在其他方法失效的复杂环境中。冬天，用户可以通过手套指尖上的磁性贴片操作配备透明磁传感器的智能手机，而无需担心第三方电子设备的干扰。磁感应并不充当指南针，而是在人与机器之间提供独特的通信渠道。