三層電路貼在皮膚上，延展度 800%！這款「電子刺青」還能控制機器手

作者 雷鋒網 | 發布日期 2021 年 02 月 12 日 0:00 |

聽過「電子紋身」（Electronic Tattoo）嗎？早在 2013 年，Motorola 高級副總裁 Regina Dugan 就曾拿出看似普通紋身貼紙的產品。Regina Dugan 表示這款電子紋身是行動式智慧設備，可惜並未多展示充滿未來感的那面。

2016 年 YouTube 一支影片，幾位生物駭客展示將電子設備植入皮下的過程──設備差不多硬幣大小，由一個印刷電路板、5 個表面貼裝發光二極管（SMD LED）組成，由矽膠包裹，一塊 3 伏特電池供電。

設備植入並受磁鐵觸發後，LED 燈會發光，皮膚會出現一朵梅花。

如果你覺得電子紋身只是廠商炒概念、科學怪人開腦洞，那就錯了。

2018 年，美國卡內基美隆大學的科學家就將電子紋身寫進論文，用液態金屬合金塗覆銀奈米顆粒，兩者融合後形成電路，經過印刷，紋身就可輕鬆轉移到皮膚，且導電性也很高。

當時參與研究的卡內基美隆大學助理教授 Carmel Majidi 表示：這是電子印刷領域的突破。

就在最近，中國科學家也聯合打造出電子紋身。

2021 年 1 月 13 日，論文發表於《科學》雜誌子刊《科學─進展》，題為「Multilayered electronic transfer tattoo that can enable the crease amplification effect」（可實現摺痕放大效果的多層電子傳遞紋身）。

論文作者來自南方科技大學（深圳灣實驗室生物醫學工程研究所）、首都醫科大學生物醫學工程學院及中國科學院大學國家奈米科學技術中心。

什麼是「電子紋身」？

看過前文，大概能對電子紋身下個定義：「能直接貼在皮膚上的超薄電路」。電子紋身可隨著皮膚狀態任意拉伸彎曲，可說是穿戴式設備的最高境界了。運作原理是 NFC（Near Field Communication，近距離無線通訊），能讓設備靠近時交換數據的技術。

NFC 是在 RFID（無線射頻身分辨識）技術的基礎上結合無線連接技術研發而成，日常場景也為各類電子產品提供安全快捷的通訊支援。行動支付、文件傳輸、門禁、手機與車鑰匙集合的背後，都離不開 NFC──轉到電子紋身，NFC 可確保訊號傳遞。

其實電子紋身有很多用途，如耳機、無線收發器、電源、噪音檢測器、測謊儀等等。作者也提到：「電子紋身在皮膚健康和運動感測有很大潛力。」

然而電子紋身目前問題是：固形性、黏性和多層性等特性不能並存，是研究人員設計新型電子紋身的起因。

多層電子傳遞紋身

研究人員設計出「多層電子傳遞紋身」，即 multilayered electronic transfer tattoo（下稱 METT）。

為了組成多層電路模板，科學家用到兩種材料，一是金屬聚合物導體（metal-polymer conductors），二是彈性體嵌段共聚物（elastomeric block copolymer）。

METT 共有 3 層：

黏合層（adhesive layer）：很薄（~8μm）的壓敏膠，受外部壓力時，黏合層使 METT 與皮膚緊密附著。

釋放層（release layer）：矽酮膜，主要目的是便於電路模板從釋放膜剝離。

兩者間的電路模組：含 3 層電路，每層都嵌有可拉伸導體的聚苯乙烯─丁二烯─苯乙烯（SBS）薄膜（~14μm）。

第一、二層電路上有應變感測器，數量分別為 11 和 4，第三層電路上有一個加熱器。

由於金屬─聚合物導體（metal-polymer conductor）有良好延展、可重複性，因此可用作應變感測器。

如下圖 A、B 所示，基於金屬─聚合物導體的應變感測器電阻，隨著拉伸應變增加而增加，METT 甚至可容易拉伸到 800%，遠遠超過皮膚最大變形度。

METT 可用於溫度調節、運動監測和機器人遠端控制，具高延展性（800%）、固形性和黏性，可做到摺痕放大效果，因而能將聚集應變感測器的輸出訊號放大 3 倍。事實證明，無需任何溶劑或加熱，METT 就能在不同表面牢牢附著。

遠端控制機器手臂

不僅如此，為了展示新型電子紋身的可擴展性，科學家更製造出 7 層 METT，當成可拉伸加熱器。

上圖 A 是 7 層加熱器俯視圖，每個電路層都包含一個基於金屬─聚合物導體的加熱器，兩端有 2 個連接點，用於與其他層加熱器形成垂直電連接。因此，7 個加熱器就以串聯方式連接電源。

上圖 B 展示不同層基於金屬─聚合物導體的加熱器，透過連接點形成的電連接。

論文介紹，除連接點外，金屬─聚合物導體透過 SBS 形成良好電絕緣，熱成像時未發現短路。研究結論之一是，隨著層數增加，紋身的順應性隨厚度增加而降低，兩層電子紋身足以滿足大多數功能。

科學家將 METT 實際應用──透過手指彎曲發出的訊號放大，透過藍牙傳輸到機器手臂，因此 METT 能遠端控制機器手臂，模仿人手動作時也不會出現異常震動。

論文表示，團隊已透過 2 層 METT 做到以 6 個自由度遠端控制機器手，透過 3 層 METT 以 15 個自由度遠端控制機器手。

可肯定的是，未來電子紋身在醫療、VR 和可穿戴式機器人方面有巨大潛力。

附圖：▲ 蘋果手機上的 NFC 功能。
▲ 科學家測試 METT 應變感測器的機電性能。

資料來源：https://technews.tw/2021/02/12/multilayered-electronic-transfer-tattoo/

2018/5/26經典好文【秦始皇是時空旅人嗎？為什麼5G會跟他有關？】

這篇文章談到了幾個重點：
1. 中國在「信息標準化」的關鍵歷史事件。
2. 近期中美在5G話語權上的爭鋒角力。
3. 台灣在5G商轉之路的投資機會。

這是我的一位好友"雷大"所寫文章，全文刊載於史雷需粉絲頁，對您喜歡這樣的文章可持續追蹤他後續發表的好文喔(文章不多，但篇篇震撼)！也歡迎多多分享 💕 💕 💕

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2018/5/26【秦始皇是時空旅人嗎？為什麼5G會跟他有關？】
西元前259年中國農曆正月(1月27日)有位嬰兒在趙國邯鄲出生了，他是嬴政，13歲即位並在39歲幹下一個顛覆天下人想像的事：一統天下。而5G又是怎麼跟他扯上關係？且聽我為您娓娓道來...

西元前260年，戰國最強的兩個國家，秦趙兩國打完長平之戰，秦國戰神白起領軍大獲全勝坑殺趙卒40萬，僅留240位年少趙人活口回國報信，趙國舉國街嚎巷哭、子哭喪父、妻哭喪夫。隔年嬴政便是在這樣的背景下以秦王孫的身份出生在愛國情緒高漲的趙國。

讓我們把時間倒轉到嬴政的幼年，他的媽媽是趙國人趙姬，他的爸爸異人雖是秦王公子但十年前來到趙國當人質。一直到嬴政10歲回國以前，可說他活在一個十分凶險的環境。自他29歲開始，秦滅六國戰爭從打響到結束僅花10年的時間，統一全國後整個大秦統治面積上升到360萬平方公里，比今天的歐元區還要大。

一統天下在當時人看來是非常顛覆想像的，因為周朝的封建制已存在800年了，孔老夫子呼籲復周禮起碼也300年，嬴政從秦王搖身一變成為秦始皇，霎時天下人都傻了，他除了給中國歷史開啟統一的先河，更打出一套「信息標準化」的組合拳。

書同文、車同軌、統一度量衡及貨幣再加上實施郡縣制，讓流通的一切信息產生標準化，標準化後大幅降低信息溝通成本、縮短信息交換時間，更促進跨區域信息交流，相當於搭建起信息世界中的高速公路，這無疑給統治者產生最大力度來調動國家資源，使大規模集中人力物力變為可能，因而得以留下曠世的兵馬俑以及萬里長城。

身為帝國核心的咸陽城就像一部電腦主機伺服器，帝國統治下的每一個郡縣像是一台台電腦(節點)，每一台電腦連上網都需遵守統一的通訊協定(protocol)，由於協定標準化因此能降低節點間的交流成本並促進信息交換。

不得不說秦始皇兩千年前的想法真的有點時空旅人的味道。

秦朝雖然在中國漫漫歷史長河中只留下15年的瞬間，但是推翻秦朝的劉邦，這位年齡僅小秦始皇三歲的漢朝開國皇帝倒是選擇保留秦朝制度，繼續推動通訊協定標準化，繼續帶領世界往5G邁進(誤)。

講回我們今日的未來科技：5G。5G通訊協定最快將在今年六月完成標準化，那麼制定的話語權誰最大？美國與中國，代表的企業分別是高通與華為，各位回想一下今年三月為什麼川普以國安為由阻擋下了博通與高通的世紀聯姻？接著左批華為右打中興通訊又是為哪樁？一切都是為了美國在數位世界的話語權！

然而川普的大動作也足以證明中國在5G產業的領先優勢讓美國備感焦慮，中國願景旨在打造的一帶一路其實就是準備把市場規模擴充到中國以外，當有了生產技術跟更龐大的消費市場，可以預見中國企業在未來將會更具競爭力。

一系列大動作搶的是全球5G產業鍊大蛋糕，預估2035年5G將產出3.5兆美元的價值，為何這麼大？因為所有你想得到的新科技機會如物聯網、機器人、自動車、AR、VR...等等的基礎建設全都仰賴更高速的頻寬，可說5G鋪設是未來科技的基石。

5G比4G速度快上20倍，現在一個瀏覽頁有時要等待20秒才能打開，5G時代1~2秒，所有高畫素影視內容都不需先下載再觀看，全都是現點現看不lag；又比如說，現在開車時如想變換車道需打方向燈並看路況伺機變換，5G時代車與車之間會在5毫秒內完成溝通立即變換車道。低延遲特性也讓一切遠端遙控變得可能，如遠端醫療、救災，專業人員能在遠距離做數據監控與指導，不必舟車勞頓趕來現場，充分使用黃金救援時間。

台灣在5G商轉的路上擁有許多機會，近期最火紅的就屬被動元件了，擔任電阻、電容與電感角色的被動元件以前是主板上的配角，如今當手機需求從過去300顆上升到1000顆、汽車從過去2000顆需求上升到萬顆，你說潛力大不大？

各位要讓眼光觸及全球，擁有跨界思維及世界格局才能讓台灣抓住歷史的機遇，千萬別小看台灣的未來角色或是你自己的潛力。

我是史雷需，喜歡探索未來的斜槓。歡迎對粉絲頁按讚，並多多分享喔！

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20.15 接頭已經氧化了，怎麼辦？用接點復活劑，再擦乾淨

21.15 下次分享：AAVA 的技術與聲音特色


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