自癒人造皮膚 研究：越來越接近人皮

皮膚是人體最大的器官，有保溫、感知溫度和壓力、排汗等功能，富有彈性，還為人體提供一道屏障，隔絕多數有害的細菌、病毒、紫外線輻射等。目前科學家正在努力研製具有這些功能的人造皮膚，最終希望用於人類義肢或機器人身上。

美國史丹佛大學（Stanford University）教授鮑哲南（Zhenan Bao）2012年推出第一個多層且能自癒的合成電子皮膚，但效果不夠理想。之後，該校的科學家又研發出一款擁有高度自我修復能力的人造皮膚，它由有機矽（PDMS）、聚丙二醇（PPG）製成，像人類皮膚一樣有彈性可以伸展，且不容易撕裂。研究成果已發表在《科學》雜誌上。

人造皮膚有彈性 可自我癒合

由於PDMS、PPG兩種材料都有類似橡膠的電氣和機械性能，以及生物相容性，並且可以與奈米或微粒子材料混合，產生導電性能。研究團隊在材料中加入金屬顆粒和導電碳讓其擁有磁性，可以讓皮膚自動對齊。

這兩種聚合物都具有加熱時會軟化、流動的特性，且有遇冷會凝固的優點。因此，把這種合成皮膚加熱至70°C時，它就能在24小時內癒合，若在室溫下，癒合可能需要一週。

史丹佛大學博士克里斯托弗．B．谷巴（Christopher B. Cooper）表示，這是模仿人類皮膚的關鍵一步，人造皮膚由多層組成，在癒合過程中都可以正確重組。此外，團隊正在尋找不需額外干預就能快速恢復的人造皮膚。

研究團隊成員塞繆爾．E．魯特（Samuel E. Root）指出，團隊開發的人造皮膚，柔軟且富有彈性。如果將它刺破、切片或切割，它的每一層都會選擇性的自我癒合，恢復到最初的性能，就像真正的皮膚一樣。

論文合作者、教授趙芮可（Ruike Renee Zhao）補充說，「結合磁場引導導航和感應加熱，我們可以製作可重構的軟性機器人，它們可以根據需要改變形狀並感知變形。」

研究團隊表示，未來的工作將使不同功能的皮膚層變得更加輕薄和更多功能，達到一層可以感知溫度變化，另一層可以感知壓力。

酷熱中暑 用人造皮膚追原因

亞利桑那州立大學（Arizona State University）發布的人形機器人安迪（ANDI），能夠自行發熱、顫抖、行走和呼吸，還能流汗和散熱。研究人員認為，這款機器人可以幫助了解人體在溫度逐漸升高的環境下，如何做出反應。

科學家在安迪身上安裝35個獨立熱孔，這些孔用於人工出汗、感測溫度，同時內部帶有水冷卻通道，可以在整個身體進行循環冷卻，同時模擬和記錄人類對環境中熱量的反應。

安迪內部設有感應器，主要收集太陽的輻射、瀝青地面散發的紅外輻射，以及空氣中熱對流循環等數據。

研究人員將安迪放置在一個「熱室」（heat chamber）中，熱室可以控制通風、高達60℃的溫度和太陽輻射，以便科學家觀察並記錄機器人在高溫環境下的反應。

研究團隊還會在安迪身上覆蓋特殊織物，模擬汗液在皮膚覆蓋和蒸發的狀況，達到類似真人處於亞利桑那州悶熱環境，進行排汗讓身體冷卻的樣子。

由於每個人出汗程度不同，研究人員在試驗期間，依體重、年齡和其他因素，對不同的人做出不同反應，給安迪重新編程，以此推斷人們在酷熱環境下，經過多長時間會中暑和死亡。

美國每年有數千人死於中暑和其他與高溫有關的疾病。2022年在亞利桑那州馬里科帕縣就有425人死於高溫，比2021年339人多。

亞利桑那州立大學可持續發展學院副教授、大氣科學家詹妮弗．瓦諾斯（Jennifer Vanos）表示，「我們不了解為何一些人在高溫中被熱死，而我們又無法將真的人類置於極端高溫環境，並測試會發生什麼事情，這是不道德的。但藉助安迪能幫我們解決這個問題。」◇