电子皮肤研究取得突破,可感知20毫克蚂蚁重量

人造电子皮肤取代真皮移植？或许不久后，这将成为现实，不再是痴人说梦。

近年来，美、日、德、中等国研究人员各自开发出触感细微的电子皮肤，并已解决了其互动性、延展性等技术难题。科学家断言，除了医学植皮，电子皮肤更能在机器人设计、可穿戴设备、人工智能等领域大展身手。

跟“切肤之痛”说再见

在古代亚洲和欧洲，“割肉补疮”有近2500年的历史，只不过考虑当时的医疗和麻醉水平，这似乎更是一种酷刑。现代植皮手术最早出现在19世纪末。数据显示，全世界每年接受皮肤移植的患者人数近20万，存在不可恢复性皮肤创伤且尚未接受植皮手术的患者总数超过400万。

对皮肤组织的不可修复性损坏，考虑到身体排斥性反应，植皮几乎是唯一选择。医生主要靠切取患者自身或他人皮肤进行移植修复，难以忍受疼痛不说，还会在患者取皮部位留下新创伤，身体和心灵的创痕往往难以磨灭。

此外，大面积皮肤损伤患者的植皮来源也是问题。移植后的皮肤十分脆弱，还存在触觉减弱、免疫力下降等后遗症。在各国科学家的努力下，超仿真电子皮肤模型正在成熟。如果投入人体试验，这将是患者的福音。

可感知20毫克蚂蚁的重量

电子皮肤模拟、还原甚至取代机体皮肤，首先要具备感觉和触觉，即与人体皮肤一样感知不同外界压力，畅通传导触觉信号的最基本功能。

早在2003年，日本东京大学的研究团队利用低分子有机物――并五苯分子制成薄膜，通过其表面密布的压力传感器，实现了电子皮肤感知压力。

时隔两年，该研究团队又在特殊塑料薄膜中重叠嵌入分别感知压力和温度的两组晶体管，在晶体管电线交叉的位置使用微传感器记录电流起伏，可判断出日常温度和每平方厘米300克以上的压力。此外，这种电子皮肤成本相当廉价，每平方米只需100日元（约1美元）。

美国加州大学伯克利分校研究团队设计出的电子皮肤，可辨别更细微的压强，这种由聚合树脂和敏感橡胶覆盖锗硅混合纳米线制成的皮肤，可感知50克以下的细微压力。

随着尖端材料科学研究的深入，石墨烯、碳纳米等特殊材料因超轻薄、韧性强、电阻率小等优良特性，被科学家认为是电子皮肤的优良“基底”。例如，由中国研究人员使用碳纳米管传感器制成的高灵敏度皮肤，甚至可感知20毫克蚂蚁的重量。

英国剑桥大学的研究人员，也正在尝试将随意拉伸和变形的电路移植到透明的弹性硅胶上，力图赋予电子皮肤更多近似人体皮肤的物理特性。按照设计，这种电子皮肤可包裹四肢与手臂，有望应用于皮肤移植。

然而，电子皮肤真正移植于机体前，还要考虑皮肤内部的生理功能与结构问题。电子皮肤如何才能与周围正常皮肤的神经、肌肉、淋巴及腺体等和谐共生？如何将感知的触觉反馈给神经细胞，并接受神经精确无误的指令传输？这都是科学家们下一步努力的方向。

电子皮肤应用范围很广

电子皮肤的应用绝不局限在医学领域，同3d打印、大数据等创新科技成果一样，电子皮肤将为某些领域带来质的改变。

目前，即便世界上最逼真、最仿生的义肢，也难以实现触觉的突破。具有触感能力的电子皮肤，却完全能使假肢理解触摸、弯曲或按压等动作，帮助配有假肢的人恢复感觉。

跳出医学领域，电子皮肤无疑将是研发智能机器人领域的革命。机器人设计虽早已实现视觉和听觉等功能，并能进行一些复杂的技术操作，但由于皮肤恰恰是机器人技术研发中容易被忽视的部分，直接导致笨重的“盔甲”往往难以检测多方向的触觉三维力，难以体会拿起一个苹果或一个杯子所需力量的差异。

具备良好压敏特性和柔韧性的电子皮肤可解决机器人设计的难题，它既能帮助机器人敏感获知环境信息，又赋予了其机械灵活性。

对引导未来it潮流的可穿戴设备，电子皮肤也大有可为。作为一种可嵌入或覆盖人体的高精尖设备，未来不需要给慢性病患佩戴电子监视设备来跟踪心率、血压、血糖等指标，电子皮肤就是人体健康最好的指示标。

例如电子皮肤与智能手表和腕带等结合，只需要把电子皮肤输出的电学图形信号加以比对分析，就可实现“智能把脉”。科学家还设想，利用装有电子皮肤的设备监测咽喉部肌肉运动产生的微弱压力变化，完全可将压力变化信号转化为语音，为聋哑人群充当“传声筒”。

电子皮肤正在超越皮肤本身的属性。从技术趋势来看，电子皮肤为假肢制造、机器人设计、可穿戴设备等领域搭起了桥梁。

研究称地球上共有2亿亿只蚂蚁，这一发现有何意义？

这意味着世界上所有蚂蚁的重量比所有野生鸟类和哺乳动物的重量加起来还要重。为了更准确地估计地球上蚂蚁的总数，他们用标准化的方法收集了来自世界各地的489项关于蚂蚁种群密度的研究的数据。地球上已知的蚂蚁种类和亚种约有15700种。他们估计，仅在地球表面就保守地生活着30万亿个蚂蚁，而地球上的蚂蚁总数至少有200万亿个。新的估计是以前估计的2到20倍。但研究人员认为，这一估计可能更准确，因为这是第一次从世界各地的调查中得出的全面估计。这个数字是?真正基于全球努力?得出的。

蚂蚁在松土、把种子拖到地下、分解有机物和充当捕食者或猎物等方面发挥着重要作用，确定全球蚂蚁数量对于衡量它们栖息地变化的后果很重要。此前，昆虫学家曾发现蚂蚁以外的昆虫数量出现了令人不安的下降。栖息地的破坏、杀虫剂和气候变化加剧了这种潜在的?昆虫末日?。未来几十年，世界上超过40%的昆虫物种可能会灭绝，其中蝴蝶和甲虫面临的威胁最大。200万亿个蚂蚁的总生物量约为1200万吨，比所有野生鸟类和哺乳动物的生物量加起来还要多。蚂蚁在世界上大多数生态系统中扮演着至关重要的角色。它们有助于传播种子，翻土以增加养分，许多动物以蚂蚁为食。

估算蚂蚁的总数将有助于科学家了解不同地区蚂蚁种群的数量和生物量分布，通过持续的观察，有助于我们及时了解气候变化等因素导致的蚂蚁栖息地和种群的变化，从而更好地保护生态系统。在蚂蚁数量多且活跃的地区，有许多以蚂蚁为食的动物，如食蚁兽、穿山甲和针鼹。由于蚂蚁数量众多，易于捕猎，分布在不同地区且关系密切的动物之间，已经出现了吃蚁的趋同进化。吃蚂蚁可能也推动了一些两栖动物的进化。

蚂蚁为什么能举起比自身重几倍甚至是好几十倍的物体

蚂蚁是动物界的小动物，可是它有很大的力气。如果称一下蚂蚁的体重和它所搬运物体的重量就会感到十分惊讶！它所举起的重量竟超过它的体重差不多有100倍。世界上从来没有一个人能够举起超过他本身体重3倍的重量，从这个意义上说，蚂蚁的力气比人的力气大得多了。
科学家进行了大量实验研究后，终于揭开了这个谜。
它脚爪里的肌肉是一个效率非常高的“原动机”，比航空发动机的效率还要高好几倍，因此能产生这么大的力量。我们知道，任何一台发动机都需要有一定的燃料，如汽油、柴油、煤油或其他重油。但是，供给“肌肉发动机”的是一种特殊的燃料。这种“燃料”并不燃烧，却同样能够把潜藏的能量释放出来转变为机械能。不燃烧也就没有热损失，效率自然就大大提高。化学家们已经知道了这种“特殊燃料”的成分，它是一种十分复杂的磷的化合物。
这就是说在蚂蚁的脚爪里藏有几十亿台微妙的小电动机作为动力。
现在用的起重机一般是靠电动机工作的，但是作功的效率比起蚂蚁来可差远了。因为火力发电要靠烧煤，使水变成蒸汽，蒸汽推动叶轮，带动发电机发电。这中间经过了将化学能变为热能，热能变成机械能，机械能变成电能这么几个过程。在这些过程中燃烧所产生的热能有一部分白白地跑掉了，有一部分因为要克服机械转动所产生的摩擦力而消耗掉了，所以这种发动机效率很低，不过只有30～40％。而蚂蚁发动机利用肌肉里的特殊燃料直接变成电能，损耗很少，所以效率很高。
人们从蚂蚁发动机中得到启发，制造出了一种将化学能直接变成电能的燃料电池。这种电池利用燃料进行氧化——还原反应来直接发电。它没有燃料过程，所以效率很高，达到70～90％。

关于蚂蚁的相关资料有哪些

一，蚂蚁是一种有社会性生活习性的昆虫，和胡峰是近亲。
约1亿4550万年前至6550万年前的白垩纪就已经出现了蚂蚁，可能是从侏罗纪出现的原始胡蜂演变出来的，

（黄胡峰）

（蚂蚁）
二，蚂蚁是动物界的大力士。根据种类不同，蚂蚁可举起相当于自身体重10到50倍的重物。

2010年，剑桥大学的研究人员曾发现一只亚洲织叶蚁举起自身体重100倍重物。

三，蚂蚁的寿命比较长，蚁后的寿命可长达20年，但一只离群的蚂蚁只能活几天。
这是由于蚁群内部明确分工和各负其责、相互依存的群体结构所致。这是其繁荣的基本因素。

四，只有人类和蚂蚁会驯养其他物种，蚂蚁会“放牧”蚜虫。
蚜虫吸食植物的汁液，排泄出粘稠透明的甜液——蜜露，是蚂蚁极度喜爱的食物。

（放牧蚜虫的蚂蚁）
蚂蚁会看守这些蚜虫不受瓢虫或其它捕食者的伤害，并不时用触角刺激蚜虫的腹部，让它们持续分泌“蜜露”——犹如牧民饲养奶牛。
当一处枝叶上的蚜虫繁殖过多时，蚂蚁会把它们搬运到新的枝叶上，犹如牧民寻找新的牧场。
蚂蚁有时会把蚜虫的卵保存在蚁穴中，小蚜虫孵化出来后，蚂蚁马上小心地把它们送到嫩枝上，就像人们把奶牛牵到青草地一样。
（一只蚂蚁在放牧一群蚜虫）
科学家发现，蚂蚁分泌了一种化学物质，用来镇定蚜虫并且抑制蚜虫翅膀的生长，使它变得安静而缓慢，更加听从蚂蚁的控制。
除了蚜虫，蚂蚁还放牧其他“牲畜”，如介壳虫、木虱、蝉和鳞翅目一些的幼虫。
五，蚂蚁蓄奴。
（悍蚁蚁后和它的猎头蚁奴隶）
每年夏天血红蚂蚁会潜入另一类蚂蚁（例如大黑蚂蚁）的巢穴，杀死后者的以后，将蚁蛹搬运回自己的巢穴。
随着这些蚁蛹被孵化出来，它们对自己被绑架的事情一无所知，它们会尽责的收集食物，保卫整个种群，就好像这里是它们自己的家。
六，蚂蚁是地球上进化最成功的物种之一。
世界上已知有11700多种蚂蚁，至少现存685万亿只蚂蚁。
（顶着大盘的蚂蚁）
（蓟花冠毛蚁，俗称母牛杀手蚁）
（钓鱼钩蚂蚁）
（蜜罐蚂蚁）
（熊猫蚂蚁是世界上最致命的蚂蚁之一，一个蚂蚁可以杀死一头牛。）
最后一个问题？
蚂蚁有这磨多特殊能力，为何进化数亿年没出现蚂蚁文明呢？
蚂蚁进化下去会出现蚂蚁文明吗？
是否有一种外星文明看待人类文明就像人类文明看待蚂蚁文明一样（放牧，蓄奴都是某种文明的表现。）

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