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制出具有這些功能的人造皮膚，希望最終用于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愈的合成電子皮膚，但效果不夠理想。其后，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）材料制成，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》雜志上。

由于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小時內實現愈合，若在室溫下，愈合可能需要長達一周。

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，讓皮膚經過加熱后都會軟化并流動，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，在愈合過程中都可以正確地重新組裝。”

谷巴還表示，“盡管人類的皮膚能夠愈合，但愈合較慢。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愈合，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，我們可以制作可重構的軟件機械人，它們可以根據需要改變形狀并感知變形。”

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，這些孔用于人工出汗、感測溫度，同時內部帶有定制水冷卻通道，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，以使科學家觀察并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，達到類似真人處于亞利桑那州悶熱環境，進行排汗讓身體冷卻的樣子。

由于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于中暑和其它與高溫有關的疾病。近年氣候變得更加極端，因此死于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人死于高溫，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，“由于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于極端高溫環境，并測試會發生什么事情，這是不道德的。但借助安迪能幫我們解決這個問題。”