厲害了！英國用石墨烯研發出自發電人工皮膚，為機器人提供全面觸覺反饋

21世紀，雖然早就知道在科技的浪潮中是逆水行舟不進則退，但真真的沒有想到，浪潮翻滾的這麼快。當我們剛剛了解到人工皮膚、電子皮膚、LED電子顯示皮膚之後，英國蘇格蘭格拉斯哥大學（University of Glasgow）的研究人員又出奇招，設計出可以自供電的柔性皮膚。

這是一種基於石墨烯的透明柔性電容式觸控感測器，不僅提供觸控偵測，還搭載了壓力感測功能。由於它是透明的，所以觸覺感應層可堆棧在剛性或柔性的太陽光電（PV）電池上，從而在操作時自動供電。

研究人員在《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）期刊發表了「自供電、柔性且透明的觸覺皮膚」（Energy－Autonomous， Flexible， and Transparent Tactile Skin）一文，揭示了這種看似簡單但工藝高度可擴展的新途徑，可望實現創新的電容式壓力感測器。研究人員有信心可進一步擴展，為機器人與義肢等應用提供全面的觸覺反饋。

為了證明感測器在實際電子皮中的可用性，研究團隊將其整合在先進仿生手的中間和近側指骨處，並透過簡單的讀取介面電路設計並建置在柔性聚醯亞胺PCB，從而將石墨烯感測器的電容變化轉換成電壓。他們能夠展示實時壓力映像，如仿生手臂抓住一個軟球，並用讀取電路實現實時觸覺反饋迴路，控制手的捉取程度。

具有觸覺反饋能力的仿生手捉取一個軟球（左）。而在圖右，圍繞在中間和近側指骨的電容式感測器的顏色圖表示讀取電壓調變。插圖是用於控制抓取力（相對於感測器讀數）的邏輯圖。

為了實現自供電的解決方案，研究人員將透明感測器堆棧在商用非晶硅太陽能電池頂部。研究人員證實，儘管在這次的實驗中採用39．6x22．9mm2電池，可供電160μW cm2，感測器在觸控期間分別消耗了31W和55nW。感應層僅消耗超低功率——20nWcm2，比PV能量採集的供電更少了10倍左右。

在太陽能電池頂部堆棧石墨烯透明觸控感測器

研究人員的結論是，大型的透明感測器採用柔性且可拉伸的PV電池堆棧，不僅提供了自供電的電子皮膚，還能經由儲存多餘電力或用於驅動致動器，從而有助於為機器人等系統提高效率。這些感測器也可用於開發功能性服飾，包括頭盔、手套等應用均可從中收集有用的壓力數據。

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