電子皮膚研究取得突破,可感知20毫克螞蟻重量

人造電子皮膚取代真皮移植？或許不久后，這將成為現(xiàn)實，不再是癡人說夢。

近年來，美、日、德、中等國研究人員各自開發(fā)出觸感細微的電子皮膚，并已解決了其互動性、延展性等技術(shù)難題。科學家斷言，除了醫(yī)學植皮，電子皮膚更能在機器人設(shè)計、可穿戴設(shè)備、人工智能等領(lǐng)域大展身手。

跟“切膚之痛”說再見

在古代亞洲和歐洲，“割肉補瘡”有近2500年的歷史，只不過考慮當時的醫(yī)療和麻醉水平，這似乎更是一種酷刑?，F(xiàn)代植皮手術(shù)最早出現(xiàn)在19世紀末。數(shù)據(jù)顯示，全世界每年接受皮膚移植的患者人數(shù)近20萬，存在不可恢復(fù)性皮膚創(chuàng)傷且尚未接受植皮手術(shù)的患者總數(shù)超過400萬。

對皮膚組織的不可修復(fù)性損壞，考慮到身體排斥性反應(yīng)，植皮幾乎是唯一選擇。醫(yī)生主要靠切取患者自身或他人皮膚進行移植修復(fù)，難以忍受疼痛不說，還會在患者取皮部位留下新創(chuàng)傷，身體和心靈的創(chuàng)痕往往難以磨滅。

此外，大面積皮膚損傷患者的植皮來源也是問題。移植后的皮膚十分脆弱，還存在觸覺減弱、免疫力下降等后遺癥。在各國科學家的努力下，超仿真電子皮膚模型正在成熟。如果投入人體試驗，這將是患者的福音。

可感知20毫克螞蟻的重量

電子皮膚模擬、還原甚至取代機體皮膚，首先要具備感覺和觸覺，即與人體皮膚一樣感知不同外界壓力，暢通傳導(dǎo)觸覺信號的最基本功能。

早在2003年，日本東京大學的研究團隊利用低分子有機物――并五苯分子制成薄膜，通過其表面密布的壓力傳感器，實現(xiàn)了電子皮膚感知壓力。

時隔兩年，該研究團隊又在特殊塑料薄膜中重疊嵌入分別感知壓力和溫度的兩組晶體管，在晶體管電線交叉的位置使用微傳感器記錄電流起伏，可判斷出日常溫度和每平方厘米300克以上的壓力。此外，這種電子皮膚成本相當廉價，每平方米只需100日元（約1美元）。

美國加州大學伯克利分校研究團隊設(shè)計出的電子皮膚，可辨別更細微的壓強，這種由聚合樹脂和敏感橡膠覆蓋鍺硅混合納米線制成的皮膚，可感知50克以下的細微壓力。

隨著尖端材料科學研究的深入，石墨烯、碳納米等特殊材料因超輕薄、韌性強、電阻率小等優(yōu)良特性，被科學家認為是電子皮膚的優(yōu)良“基底”。例如，由中國研究人員使用碳納米管傳感器制成的高靈敏度皮膚，甚至可感知20毫克螞蟻的重量。

英國劍橋大學的研究人員，也正在嘗試將隨意拉伸和變形的電路移植到透明的彈性硅膠上，力圖賦予電子皮膚更多近似人體皮膚的物理特性。按照設(shè)計，這種電子皮膚可包裹四肢與手臂，有望應(yīng)用于皮膚移植。

然而，電子皮膚真正移植于機體前，還要考慮皮膚內(nèi)部的生理功能與結(jié)構(gòu)問題。電子皮膚如何才能與周圍正常皮膚的神經(jīng)、肌肉、淋巴及腺體等和諧共生？如何將感知的觸覺反饋給神經(jīng)細胞，并接受神經(jīng)精確無誤的指令傳輸？這都是科學家們下一步努力的方向。

電子皮膚應(yīng)用范圍很廣

電子皮膚的應(yīng)用絕不局限在醫(yī)學領(lǐng)域，同3d打印、大數(shù)據(jù)等創(chuàng)新科技成果一樣，電子皮膚將為某些領(lǐng)域帶來質(zhì)的改變。

目前，即便世界上最逼真、最仿生的義肢，也難以實現(xiàn)觸覺的突破。具有觸感能力的電子皮膚，卻完全能使假肢理解觸摸、彎曲或按壓等動作，幫助配有假肢的人恢復(fù)感覺。

跳出醫(yī)學領(lǐng)域，電子皮膚無疑將是研發(fā)智能機器人領(lǐng)域的革命。機器人設(shè)計雖早已實現(xiàn)視覺和聽覺等功能，并能進行一些復(fù)雜的技術(shù)操作，但由于皮膚恰恰是機器人技術(shù)研發(fā)中容易被忽視的部分，直接導(dǎo)致笨重的“盔甲”往往難以檢測多方向的觸覺三維力，難以體會拿起一個蘋果或一個杯子所需力量的差異。

具備良好壓敏特性和柔韌性的電子皮膚可解決機器人設(shè)計的難題，它既能幫助機器人敏感獲知環(huán)境信息，又賦予了其機械靈活性。

對引導(dǎo)未來it潮流的可穿戴設(shè)備，電子皮膚也大有可為。作為一種可嵌入或覆蓋人體的高精尖設(shè)備，未來不需要給慢性病患佩戴電子監(jiān)視設(shè)備來跟蹤心率、血壓、血糖等指標，電子皮膚就是人體健康最好的指示標。

例如電子皮膚與智能手表和腕帶等結(jié)合，只需要把電子皮膚輸出的電學圖形信號加以比對分析，就可實現(xiàn)“智能把脈”。科學家還設(shè)想，利用裝有電子皮膚的設(shè)備監(jiān)測咽喉部肌肉運動產(chǎn)生的微弱壓力變化，完全可將壓力變化信號轉(zhuǎn)化為語音，為聾啞人群充當“傳聲筒”。

電子皮膚正在超越皮膚本身的屬性。從技術(shù)趨勢來看，電子皮膚為假肢制造、機器人設(shè)計、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域搭起了橋梁。

研究稱地球上共有2億億只螞蟻，這一發(fā)現(xiàn)有何意義？

這意味著世界上所有螞蟻的重量比所有野生鳥類和哺乳動物的重量加起來還要重。為了更準確地估計地球上螞蟻的總數(shù)，他們用標準化的方法收集了來自世界各地的489項關(guān)于螞蟻種群密度的研究的數(shù)據(jù)。地球上已知的螞蟻種類和亞種約有15700種。他們估計，僅在地球表面就保守地生活著30萬億個螞蟻，而地球上的螞蟻總數(shù)至少有200萬億個。新的估計是以前估計的2到20倍。但研究人員認為，這一估計可能更準確，因為這是第一次從世界各地的調(diào)查中得出的全面估計。這個數(shù)字是?真正基于全球努力?得出的。

螞蟻在松土、把種子拖到地下、分解有機物和充當捕食者或獵物等方面發(fā)揮著重要作用，確定全球螞蟻數(shù)量對于衡量它們棲息地變化的后果很重要。此前，昆蟲學家曾發(fā)現(xiàn)螞蟻以外的昆蟲數(shù)量出現(xiàn)了令人不安的下降。棲息地的破壞、殺蟲劑和氣候變化加劇了這種潛在的?昆蟲末日?。未來幾十年，世界上超過40%的昆蟲物種可能會滅絕，其中蝴蝶和甲蟲面臨的威脅最大。200萬億個螞蟻的總生物量約為1200萬噸，比所有野生鳥類和哺乳動物的生物量加起來還要多。螞蟻在世界上大多數(shù)生態(tài)系統(tǒng)中扮演著至關(guān)重要的角色。它們有助于傳播種子，翻土以增加養(yǎng)分，許多動物以螞蟻為食。

估算螞蟻的總數(shù)將有助于科學家了解不同地區(qū)螞蟻種群的數(shù)量和生物量分布，通過持續(xù)的觀察，有助于我們及時了解氣候變化等因素導(dǎo)致的螞蟻棲息地和種群的變化，從而更好地保護生態(tài)系統(tǒng)。在螞蟻數(shù)量多且活躍的地區(qū)，有許多以螞蟻為食的動物，如食蟻獸、穿山甲和針鼴。由于螞蟻數(shù)量眾多，易于捕獵，分布在不同地區(qū)且關(guān)系密切的動物之間，已經(jīng)出現(xiàn)了吃蟻的趨同進化。吃螞蟻可能也推動了一些兩棲動物的進化。

螞蟻為什么能舉起比自身重幾倍甚至是好幾十倍的物體

螞蟻是動物界的小動物，可是它有很大的力氣。如果稱一下螞蟻的體重和它所搬運物體的重量就會感到十分驚訝！它所舉起的重量竟超過它的體重差不多有100倍。世界上從來沒有一個人能夠舉起超過他本身體重3倍的重量，從這個意義上說，螞蟻的力氣比人的力氣大得多了。
科學家進行了大量實驗研究后，終于揭開了這個謎。
它腳爪里的肌肉是一個效率非常高的“原動機”，比航空發(fā)動機的效率還要高好幾倍，因此能產(chǎn)生這么大的力量。我們知道，任何一臺發(fā)動機都需要有一定的燃料，如汽油、柴油、煤油或其他重油。但是，供給“肌肉發(fā)動機”的是一種特殊的燃料。這種“燃料”并不燃燒，卻同樣能夠把潛藏的能量釋放出來轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。不燃燒也就沒有熱損失，效率自然就大大提高?；瘜W家們已經(jīng)知道了這種“特殊燃料”的成分，它是一種十分復(fù)雜的磷的化合物。
這就是說在螞蟻的腳爪里藏有幾十億臺微妙的小電動機作為動力。
現(xiàn)在用的起重機一般是靠電動機工作的，但是作功的效率比起螞蟻來可差遠了。因為火力發(fā)電要靠燒煤，使水變成蒸汽，蒸汽推動葉輪，帶動發(fā)電機發(fā)電。這中間經(jīng)過了將化學能變?yōu)闊崮?，熱能變成機械能，機械能變成電能這么幾個過程。在這些過程中燃燒所產(chǎn)生的熱能有一部分白白地跑掉了，有一部分因為要克服機械轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的摩擦力而消耗掉了，所以這種發(fā)動機效率很低，不過只有30～40％。而螞蟻發(fā)動機利用肌肉里的特殊燃料直接變成電能，損耗很少，所以效率很高。
人們從螞蟻發(fā)動機中得到啟發(fā)，制造出了一種將化學能直接變成電能的燃料電池。這種電池利用燃料進行氧化——還原反應(yīng)來直接發(fā)電。它沒有燃料過程，所以效率很高，達到70～90％。

關(guān)于螞蟻的相關(guān)資料有哪些

一，螞蟻是一種有社會性生活習性的昆蟲，和胡峰是近親。
約1億4550萬年前至6550萬年前的白堊紀就已經(jīng)出現(xiàn)了螞蟻，可能是從侏羅紀出現(xiàn)的原始胡蜂演變出來的，

（黃胡峰）

（螞蟻）
二，螞蟻是動物界的大力士。根據(jù)種類不同，螞蟻可舉起相當于自身體重10到50倍的重物。

2010年，劍橋大學的研究人員曾發(fā)現(xiàn)一只亞洲織葉蟻舉起自身體重100倍重物。

三，螞蟻的壽命比較長，蟻后的壽命可長達20年，但一只離群的螞蟻只能活幾天。
這是由于蟻群內(nèi)部明確分工和各負其責、相互依存的群體結(jié)構(gòu)所致。這是其繁榮的基本因素。

四，只有人類和螞蟻會馴養(yǎng)其他物種，螞蟻會“放牧”蚜蟲。
蚜蟲吸食植物的汁液，排泄出粘稠透明的甜液——蜜露，是螞蟻極度喜愛的食物。

（放牧蚜蟲的螞蟻）
螞蟻會看守這些蚜蟲不受瓢蟲或其它捕食者的傷害，并不時用觸角刺激蚜蟲的腹部，讓它們持續(xù)分泌“蜜露”——猶如牧民飼養(yǎng)奶牛。
當一處枝葉上的蚜蟲繁殖過多時，螞蟻會把它們搬運到新的枝葉上，猶如牧民尋找新的牧場。
螞蟻有時會把蚜蟲的卵保存在蟻穴中，小蚜蟲孵化出來后，螞蟻馬上小心地把它們送到嫩枝上，就像人們把奶牛牽到青草地一樣。
（一只螞蟻在放牧一群蚜蟲）
科學家發(fā)現(xiàn)，螞蟻分泌了一種化學物質(zhì)，用來鎮(zhèn)定蚜蟲并且抑制蚜蟲翅膀的生長，使它變得安靜而緩慢，更加聽從螞蟻的控制。
除了蚜蟲，螞蟻還放牧其他“牲畜”，如介殼蟲、木虱、蟬和鱗翅目一些的幼蟲。
五，螞蟻蓄奴。
（悍蟻蟻后和它的獵頭蟻奴隸）
每年夏天血紅螞蟻會潛入另一類螞蟻（例如大黑螞蟻）的巢穴，殺死后者的以后，將蟻蛹搬運回自己的巢穴。
隨著這些蟻蛹被孵化出來，它們對自己被綁架的事情一無所知，它們會盡責的收集食物，保衛(wèi)整個種群，就好像這里是它們自己的家。
六，螞蟻是地球上進化最成功的物種之一。
世界上已知有11700多種螞蟻，至少現(xiàn)存685萬億只螞蟻。
（頂著大盤的螞蟻）
（薊花冠毛蟻，俗稱母牛殺手蟻）
（釣魚鉤螞蟻）
（蜜罐螞蟻）
（熊貓螞蟻是世界上最致命的螞蟻之一，一個螞蟻可以殺死一頭牛。）
最后一個問題？
螞蟻有這磨多特殊能力，為何進化數(shù)億年沒出現(xiàn)螞蟻文明呢？
螞蟻進化下去會出現(xiàn)螞蟻文明嗎？
是否有一種外星文明看待人類文明就像人類文明看待螞蟻文明一樣（放牧，蓄奴都是某種文明的表現(xiàn)。）

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