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聊一聊可穿戴式设备的材料

发布时间:2021-01-21 20:58:09 阅读: 来源:隔膜阀厂家

先和大家说一说采访 Giovanni Salvatore 博士的缘由吧。今年一月初的时候,我在某个科技网站上看到了一篇小文章,这篇文章介绍了一项刚刚在 Nature Communication 上发表的技术:ETH Zurich(苏黎世联邦理工学院)的电子实验室研制出一种新材料,这种材料只有 0.001 毫米厚(相当于头发厚度的五十分之一),而且还是透明的、可弯曲的、并可以牢固地吸附在包括皮肤、树叶等不同材料的表面上。研发者 Giovanni 认为这种材料将来可以应用在隐形眼镜上,用于检测眼压。有意思的是,几天以后,Google宣布了其智能隐形眼镜项目,即可以检测眼泪中血糖的隐形眼镜。我当时的想法就是:哈,看来 Google 坐不住了......

尽管后来与 Giovanni 的访谈间接地澄清了两者没有什么太大的关系,我还是从交谈中学到了不少的知识。未来的智能设备取决于智能技术的发展和新材料的应用。那么,今天这个访谈就带你了解一下材料的最新进展吧。另:ETH Zurich 电子实验室在可穿戴式计算领域的研究居于世界领先水平,在上一篇访谈里,Google Glass技术负责人Thad Starner博士仅仅提到过三所学校,ETH Zurich 就是除 MIT 和 Georgia Tech 之外的第三所。

王曦:能用通俗易懂的语言给大家介绍一下你的研究成果吗?

我们研制出一种新的薄膜材料,透明,可弯曲,且可以很好地吸附在多种材料表面。然后可以应用于眼压的测量,这个指标对于青光眼的早期诊断非常重要。

王曦:你的电子元件也是透明的吗?

是的。

王曦:那目前,这项技术应用起来最大的困难是什么?

如何充电是最大的问题。显然,如果人们将来带上这个隐形眼镜,那就需要无线充电(wireless power),目前,我们在实验室,都需要在显微镜下进行充电操作。另外,我们目前只是将这个隐形眼镜戴在了模拟眼球上,尽管透明的电子元件在弯曲的眼球表面表现良好,将来,我们仍需要考虑真实的眼球环境,比如说眼泪等,对电子元件的影响。

王曦:Google前一阵发布了他们的智能隐形眼镜项目,和你们的研究有什么关联吗?你觉得Google在你们研究成果发布后即宣布这个项目是有什么原因吗?

(笑)我不知道。但事实上,有一个叫做Sensimed的公司,它很早就开始研究智能隐形眼镜了。我们的研究和 Google 隐形眼镜的研究完全不同。如果你看过 Google 隐形眼镜的照片,你就知道,它使用的是传统的电子元件,即硅晶片,这种晶片是不透明的,而且不能够弯曲,即便你把晶片做的非常小。而我们用的是一种新技术,叫做 thin-film technology(薄膜技术),更薄且透明。当然了,由于 Google 隐形眼镜使用的是传统晶片,而传统晶片的技术已经很成熟了,因此他们的隐形眼镜的功能可以比我们的更加复杂。

王曦:那也就是说,带着Google隐形眼镜看不到东西啊?!

(笑)这取决于人们将如何使用它,如果要像普通隐形眼镜一样戴一整天,那恐怕不行。但如果只是每天戴上 2 分钟用于测血糖,那应该是可行的。

王曦:所以,我可以认为你们的技术未来的前景更好吗?

我认为是这样的。我们正在研究如何更加复杂地将这种材料的芯片组合起来,以实现更多的功能,当然也在解决充电问题。

王曦:那会考虑成为一个创业者吗?

(笑)好问题。嗯,目前的技术还不够成熟,我还要做很多事情,但未来可以考虑。另外,我非常享受做一名科学家的感觉。

(画外音:访谈科学家的感觉的确与企业家不一样,Gionanni措辞非常严谨,而且非常客观冷静地对待自己的研究成果,还有科学家的羞涩气质,请自行脑补生活大爆炸里的Leonard+Raj。)

王曦:你对未来的可穿戴式设备怎么看?

在可穿戴式设备领域,智能纺织品(smart textiles)已经不是一个新概念了,而且市场上也已经有了智能纺织品的产品,但是这个领域的发展前景比较有限,因为你要将传统芯片放在衣服里,而且需要一个一个元件仔细放好,所以非常费时费力,目前市场上一件智能 T 恤至少要 2000 美元。

我更看好植入式设备(implanted devices),但它对技术的要求会更加苛刻,比如它需要无线充电技术,无线发射器,更重要的是,植入式设备将会放在一个完全不同的环境里,比如人的眼睛,皮肤里。我觉得未来在植入式设备领域会有更多的可能性。

未来的智能设备是人眼看不到的,你甚至都感觉不到它,就像隐形眼镜。不过,短期来看,这种设备的功能一定是非常简单的,比如只有单一功能。

王曦:你们的芯片也会符合摩尔定律吗?每18个月会翻番?

很难,因为我们的材料具有可塑性、可弯曲的,与传统硅晶不一样。不过新材料的发现会加快进程。比如说石墨烯(Graphene,2010 物理诺贝尔奖主题)就是一个很有希望的材料,它具备透明、可弯曲性,部分解决了材料随温度升高而改变性质的问题。材料的问题解决后,就要看技术层面如何把它越做越小了。

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