加拿大华人团队，研发出离子皮肤

多伦多大学，应用科学与工程学院的研究人员，设计的一种新材料，可以拥有如人体皮肤一样的延展性和韧性，并且能在低至-93°C的环境下工作。

多伦多大学官网显示，这种被称为离子皮肤，“iSkin”的物质可以令“可穿戴电子设备”乃至“软机器人”等技术获得增强。

水凝胶产品

该物质属于水凝胶材料家族。最近发表在《Advanced Functional Materials》杂志上的一篇论文中，对此有详细描述。

水凝胶是一种交联聚合物，能够在其化学结构中容纳大量的水，目前正在麻省理工学院，作博士后工作的中国留学生Binbin Ying说，人体内的许多组织都是水凝胶，其所具有的‘生物相容性’特征，令其被广泛应用于化妆品，人体组织工程等，产品或及重要领域。我们想将它用于更柔软、灵活或可穿戴的电子产品中，因此我们为其添加了新的功能，例如机械拉伸性和导电性。

Binbin Ying应斌斌

Binbin Ying在麦吉尔大学，攻读研究生期间，领导材料设计。同时，他在多伦多大学工程学院，华人教授Xinyu Liu的实验室做访问博士生。

Binbin Ying和Xinyu Liu领导的研究团队，于去年推出了“iSkin”初代版本，无毒、自供电、能拉伸至原尺寸的400%；弯曲材料可导致其电导率发生相应变化。这意味着“离子皮肤”的物理运动可以被转换为电子信号。

治疗师可以将它贴在您的膝盖或肘部，以测量您的关节何时移动，以及移动了多少。Liu教授说：我们还可以将其涂在手套上，令我们能够测量和跟踪手部的细微运动，进而用于控制机器人，促进各种人机交互。

多伦多大学工程学院华人教授Xinhua Liu

除了Binbin Ying和Xinyu Liu，研究人员还包括华人本科生，Ryan Chen，Runze Zuo与博士生Zhanfeng Zhou，他们正在协作探索“iSkin”的进一步应用。

例如，分析涂抹在机械手上材料块发出的反馈信号，让机器人“感觉到”它自己正在抓取东西。结合人工智能算法，让机器人学会区分“软和硬”、“球体与立方体”，令其对物品进行适当分类。

机械手示意图：Robotworx

但是初代版本的“iSkin”并不完美，所有水凝胶应用都具有一个共同的缺点。当其中的水结成冰时，其冰晶会对复杂的聚合物基质造成严重损坏。同时，凉爽干燥的空气，会把剩余的液态水从水凝胶中吸走。

Binbin Ying和他的团队成员，通过添加甘油，来解决这个问题。甘油是一种无毒化学物质，被常用于从食品到发胶等多项领域。

在仔细测试了数百种，可能的配方后，他们现已开发了一种新的“iSkin”配方，其可以在不牺牲材料其他有用特性的情况下，提高耐寒性。

图片源自：多伦多大学官网

新配方使水凝胶更容易粘附在皮肤、衣服及其他材料上。我们把它粘在夹克外面，然后走进多伦多低于-10°C的冬天进行测试，其耐寒性和粘性，均进一步增加了该材料的可应用范围。涂抹了“iSkin新配方”的分拣机械手，目前已可在低达-93℃的环境下工作。

该研究得到了加拿大自然科学，工程研究委员会，加拿大创新基金会，等机构的大力支持。