近日，來(lái)自中國(guó)與新加坡的科學(xué)家展示了一種高性能纖維復(fù)合材料，該材料由碳納米管、聚酯纖維和橡膠體組成，可以作為關(guān)鍵成分為人工周圍感覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)構(gòu)建出不同的人工外感受器和本體感受器。通過(guò)巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，兩種感受器都具有出色的可拉伸性，快速的響應(yīng)時(shí)間。通過(guò)與柔性電路結(jié)合，該人工周圍感覺(jué)神經(jīng)器件可以精確地檢測(cè)不同關(guān)節(jié)地彎曲變化，用于虛擬鋼琴音量調(diào)節(jié)、無(wú)線打字、娛樂(lè)交互等。這為高性能多功能集成化人工周圍感覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)的研究提供了重要樣本，為智能假體和軟體機(jī)器人的發(fā)展奠定了重要的感知基礎(chǔ)。

仿生感受器的生物學(xué)靈感和設(shè)計(jì)思路

周圍感覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)包括外部感覺(jué)和本體感覺(jué)。當(dāng)與外部物體相互作用時(shí)，周圍感覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)為身體提供必要的感覺(jué)信息，以做出決定。外感受器是人體的感覺(jué)組織或身體的一部分，例如眼睛、耳朵、鼻子或皮膚，可以識(shí)別身體受到的外部刺激。外部環(huán)境中的這些不同刺激（包括光、聲音、氣體和壓力）可以通過(guò)不同的外感受器轉(zhuǎn)換為感覺(jué)神經(jīng)沖動(dòng)，然后從傳入神經(jīng)轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的感覺(jué)中樞以產(chǎn)生不同的感覺(jué)。通過(guò)外感受器，人體會(huì)產(chǎn)生外部感受，從而了解外部物體的特征。本體感受器也是一種感覺(jué)組織，分布在血管、皮膚或肌肉等位置，可提供有關(guān)身體運(yùn)動(dòng)的信息、肢體及其它器官的位置和狀態(tài)。肌肉張力和壓力以及關(guān)節(jié)的彎曲程度可以通過(guò)不同的本體感受器轉(zhuǎn)換為神經(jīng)沖動(dòng)。隨后，大腦皮層可以通過(guò)神經(jīng)通路和脊髓接收神經(jīng)沖動(dòng)。通過(guò)這種方式，人們會(huì)產(chǎn)生本體感受。

可拉伸的纖維型功能復(fù)合材料和人工本體感受器的性能

人工外感受器性能與特征

集成化的人工周圍感覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)與柔性電路結(jié)合應(yīng)用

研究?jī)?nèi)容以“An artificial peripheral neural system based on highly stretchable and integrated multifunctional sensors”為題發(fā)表在最新的《Advanced Functional Materials》上。