http://www.technologyreview.com/news/514131/nanoscale-pressure-sensors-mimic-human-skin/
新研究證明，微小的電子裝置陣列對機械力的敏感度如何媲美人類皮膚。
By Mike Orcutt on April 25, 2013
根據今日一篇發表在 Science 期刊上的研究表示，以奈米線製成的電晶體陣列能成為新型裝置的基礎，那對於機械力的敏感度與人類皮膚相當。
這項技術的發明者，王中林（Zhong Lin Wang），Georgia Tech 的材料科學與工程教授，表示，那在人機介面（HMI）中有立即的應用。例如，藉由記錄每個人簽名時所施加的不同力道，它能用來捕捉電子簽名。Wang 繼續表示，其小組的壓力感應陣列能使機器人及義肢具備如人類般的觸感。
在電子上重現人類觸感的敏感度，經證明相當具有挑戰性。最近，某些研究小組展示，組裝在彈性、可彎曲基質上的微米或奈米電子裝置，能監測到非常詳細的壓力變化，因而有潛力成為某一種「人造皮膚」。
在這項新研究中，Wang 的小組所展示的奈米電子裝置，與先前的方法相較，在感應密度與空間解析度上至少有 15 倍的強化。此外，奈米線的電氣特性讓研究者能以高解析度成像證明，敏感度有 2 到 3 個數量級的改善。Wang 表示，這些感應器的密度、解析度與敏感度，可與人類手指的肌膚相比。
以奈米級半導體材料氧化鋅的結晶製成，這些奈米線為壓電體（piezoelectric），意即它們在回應所施加的機械力時，會產生電荷變化。Wang 與其同僚利用這種效應，以這種奈米線製作新型電晶體，無須增加電壓即可作用（參見原站 2009 年十大技術突破：奈米壓電電子學）。
在 Wang 的奈米線電晶體中，一般電子裝置中所用的閘極消失了。當應變（strain）與力施加到電晶體後，在奈米線中流動的電流，反而受其所產生的電荷變化的控制。
Wang 的電晶體與先前的奈米級觸覺感應方法相較，能以更高的敏感度將機械訊號轉換成電氣訊號，相較之下，先前的奈米級方法在回應施力或應變時， 倚賴記錄電容或電阻的變化。
研究者們亦證明，奈米線電晶體陣列的感應能力並不會因其基質變形而減少，這證明了它在彈性電子學中的潛在實用性。在相對低溫下，奈米線與相關電極能沈積與生長在「任何基質上，從柔軟的聚合物到陶瓷與晶圓。」
至於在賦予機器人如人類般的觸覺敏感度這方面，設計更好的感應器只是任務的一部分。或許最大的挑戰在於，將之整合到某種能夠詮釋感應器訊號並自主回應的系統中。 Wang 表示其小組將聚焦在像這樣的種系統的開發上，甚至進一步改良奈米線感應器的密度，使它們能夠建立在單一陣列上。
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＊ Taxel-Addressable Matrix of Vertical-Nanowire Piezotronic Transistors for Active/Adaptive Tactile Imaging
http://dx.doi.org/10.1126/science.1234855
Wenzhuo Wu, Xiaonan Wen, Zhong Lin Wang＊ 美華裔女教授發明人工電子皮膚
Science, Published Online April 25 2013
doi: 10.1126/science.1234855
＊ 聰明皮膚：電子裝置如暫時性紋身般黏著、延展
＊ 以天然棉花纖維製成的電晶體
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