当可穿戴电路出现,我们是否离“赛博朋克”又近了一些?



《攻壳机动队》、《黑客帝国》、《阿丽塔》...对赛博朋克文学概念进行直观的视觉呈现的作品有很多,发展至今也因创作者审美的不同,形成了丰富而迥异的视觉风格。

《攻壳机动队》中草薙素子的义体
如果要为这个题材的视觉找到一个“共性”,那么肉体向机械的“异化”无疑是赛博朋克题材的一个独特之处。不管是安定的非嵌入型设备,还是粗暴的嵌入型义体,亦或是外观低调的高度仿生装备,无论形式如何,“肉体与科技的结合”都是我们在赛博朋克作品中乐于看到的。

在《赛博朋克2077》的世界观中,大多数接受义体改造的用户面部都会有这样一个纹路,材质上类似现在的电路板,功能上也类似用于传导电气
而这种幻想中的技术,如今已经开始在现实中呈现雏形。
近日,宾夕法尼亚州立大学和「深圳工业与信息化局」联合设计出了一款可以直接印在皮肤上的可穿戴电路。这种电路具有一定的柔韧性,能够贴合皮肤进行折叠和弯曲,不使用时,则可用60℃左右的热水清洗干净。

这种印在皮肤上的传感电路,需要和我们日常中使用的FPCB——Flexible Printed Circuit Board,即柔性印刷电路板进行配合。FPCB是一种利用柔性基材制成的具有图形的印刷电路板,目前被广泛应用于军工、国防和消费型电子产品如数码相机、手表、笔记本电脑等领域。

我们日常使用的电器连接件普遍采用这个材质
作为目前最常用的电气连接材质,将FPCB应用在贴身物品上是一实现可穿戴电路的思路之一,但FPCB本身依赖比较复杂的制作方法,比如需要附着在载体衬底上进行光刻或是直接印刷,这对贴身物品乃至人体都是无法接受的。
而这次新提出的可穿戴电路则很好地规避了FPCB的缺陷。这种方案使用的涂料可以在纸/织物上对金属纳米颗粒进行印刷和室温烧结,以配合FPCB。该涂料可以在人体皮肤上完成烧结,原因在于涂料中加入了“烧结助剂层”,由聚乙烯醇(PVA)糊剂和纳米添加剂组成,可以降低烧结的温度,适用于人体皮肤。
它的使用方式也比较简单,只需要用一个木塞固定住模具,将模具放入涂料中蘸取,然后贴合在手臂皮肤上,最后收回模具,就可以让涂料以模具的样式保留在手臂上。由于涂料允许集成机电性能的亚微米级导电图案,配合FPCB就可以传感各种人体信号。


完成涂装之后可以使用吹风机加速涂料的室温烧结
在这项涂层电路的研究报告中,可以发现涂料可通过不同的图案来实现温度传感、湿度传感和检测心电图/肌电图数据,换言之,配合FPCB这种涂料已经可以实现人体各项体征数据的收集,健康数据可以通过无线传输发送给医护人员。

尽管目前这种涂料还只运用于检测健康数据,但它也为未来可能出现的更多可穿戴设备提供了一个有希望的方向。

不使用时,可以用热水将涂料洗去
这并不是研究界第一次尝试引入电子贴身物,此前诺丁汉特伦特大学的高级纺织品研究小组就曾尝试在衣物中加入电子电路。通过将电子纱线嵌入到纺织物中,以此来实现可传输电信号的T恤,这个项目未来甚至希望完成世界上第一台“可穿戴的计算机”。

无独有偶,斯坦福大学的鲍哲南团队也曾提出过一项新技术,将元件拉伸两倍的情况下不损失其导电能力和灵敏度,以实现新型的柔性、可伸缩电子元件,如同“电子皮肤”一般贴合我们的身体,配合现有设备的数据传输,创造一种全新的交互方式。

电子皮肤的最终目标,是像真正的皮肤一样处理和传到感官信号数据,和人的神经系统有效结合起来,将感官传到给神经系统,这项技术的实现,甚至可以让义肢获得更真实的触觉,普通人也可以通过电子皮肤进一步延伸感官能力。

此前广泛出现过的电子纹身就是电子皮肤的一种前置
科幻小说和漫画中描述的情节,可能会更迅速地传递到现实生活中。和这种可穿戴、迅速使用的技术比起来,如《赛博朋克2077》这样的作品所描述的、依赖嵌入式手术和破坏肉体实现的技术,反而显得有些不够科幻了。

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