【新唐人北京時間2023年06月16日訊】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，科學家們正在努力研製出具有這些功能的人造皮膚，希望最終用於人類假肢或機械人身上。
美國斯坦福大學（Stanford University）教授鮑哲南（Zhenan Bao）在2012年曾推出了第一個多層且能自癒的合成電子皮膚，但效果不夠理想。其後，該校的科學家們又研發出一款擁有高度自我修復能力的人造皮膚，它由有機硅膠（PDMS）、聚丙二醇（PPG）材料製成，可以像人類皮膚一樣伸展有彈性，且不容易撕裂。該研究成果本月初發表在《科學》雜誌上。
由於兩種材料都具有類似橡膠的電氣和機械性能，以及生物相容性，因此可以很好地混合其它納米微粒材料，實現良好導電性能。為此，他們在材料中加入金屬顆粒和導電炭讓其擁有磁性，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，當把這種合成皮膚加熱至70°C時，它就能在24小時內實現癒合，若在室溫下，癒合可能需要長達一週。
另外，他們還在聚合物中添加少量的異氰酸苯酯（MPU）和異佛爾酮二異氰酸酯（IU），形成自修復薄膜，讓皮膚經過加熱後都會軟化並流動，最終再度凝固。MPU能強化材料的彈性，而IU可以提高材料的韌性。
該校的克里斯托弗‧B‧谷巴（Christopher B. Cooper）博士對西南新聞社（SWNS）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地重新組裝。」
谷巴還表示，「儘管人類的皮膚能夠癒合，但癒合較慢。為此，團隊正在尋找不需額外干預就能快速恢復的人造皮膚。」
該團隊成員塞繆爾‧E‧魯特（Samuel E. Root）也表示，「團隊開發的人造皮膚，柔軟且富有彈性。如果你將它刺破、切片或切割，它的每一層都會有選擇性的自我癒合，恢復到最初的性能，就像真正的皮膚一樣。」
該論文的聯合作者趙芮可（Ruike Renee Zhao）教授補充說：「結合磁場引導導航和感應加熱，我們可以製作可重構的軟件機械人，它們可以根據需要改變形狀並感知變形。」
該團隊表示，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。
利用仿真人皮膚研究中暑原因
另外，亞利桑那州立大學（Arizona State University，ASU）在5月底發布的人形機械人安迪（ANDI），能夠自行發熱、顫抖、行走和呼吸，還能流汗和散熱。該校的研究人員認為，這款機械人可以幫助人們了解人體在溫度逐漸升高的環境下，是如何做出反應的。
科學家在安迪身上安裝了35個獨立的熱孔，這些孔用於人工出汗、感測溫度，同時內部帶有定製水冷卻通道，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，主要收集來自太陽的輻射、瀝青地面散發出的紅外輻射，以及空氣中熱對流循環等不同的數據。
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℃（140℉）的溫度和太陽輻射，以使科學家觀察並記錄機械人在高溫環境下的反應。另外，該校的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皆不相同，因此研究人員會在試驗其間，依其體重、年齡和其它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，需要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它與高溫有關的疾病。近年氣候變得更加極端，因此死於高溫的人數隨之增加。2022年在亞利桑那州的馬里科帕縣就有425人死於高溫，該數字遠比2021年的339人還多。
對此，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）對該校新聞社表示，「由於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。」
（轉自大紀元/責任編輯：葉萍）
