人類觸覺有多敏感,你知道嗎?科學家稱:能分清不同的單層分子

科普 科學 趣味探索 趣味探索 2017-12-23

趣味探索訊 人的觸覺倒底有多敏感呢?由加州大學聖地亞哥分校雅各布工程學院可穿戴傳感器中心成員納米工程學及教授Darren Lipomi領導的一個研究小組表明,人的觸覺敏感之極,能感覺到只有一層分子表面之間的差異,這簡直是太神奇了。

人類觸覺有多敏感,你知道嗎?科學家稱:能分清不同的單層分子

人手指能容易地感覺到許多日常物體玻璃、金屬、木材和塑料表面之間的差異。這不僅因不同物體表面具有不同的紋理,而且不同物體讓觸摸移動的速率有著輕微的變化,導致吸走手指不同的熱量。既然人的手指這麼敏感,如果只改變最上層的分子,那麼人類是否仍然可通過觸覺感覺到分子間的差異,人的手指是如何感知這些輕微差異呢。

聖地亞哥的加州大學的研究人員做了一項關於人類超敏感觸摸的測試,受試者能否只通過在單層分子物體表面上拖動或敲擊手指來區分不同光滑的硅晶片。研究人員做了一張主要由氧原子製成的單一氧化層的表面。又做了另一張由氟和碳原子組成的單層聚四氟乙烯層的表面。兩個表面看上去完全相同。

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但令研究人員吃驚的是,受試者完全可以感受到這兩種單層分子間的差異,這是因為產生了一種被科學家稱為粘滑摩擦的現象,當兩個靜止物體開始相互滑動發生跳動時能產生這種現象。比如沿著酒杯邊緣溼潤手指發出的音符,吱吱作響的門鉸鏈的聲音或停車列車的噪音都能產生這種現象。在這種情況下,由於最頂層中分子不同的特性,每個表面將具有不同的粘滑頻率。研究結果揭示人類能夠迅速找到適當的力量及速度的組合和掃描這些不同分子表面並能感受到它們之間的差異。

研究人員還發現,區分不同表面還取決於手指拖動速度及施加的力量。研究人員使用“模擬手指”來模擬觸摸實驗,模擬手指由有機聚合物製成,通過彈簧與力傳感器連接。模擬手指使用力和滑動速度的多種組合拖過不同的表面。研究人員再次吃驚地發現適合的速度和力組合在一起是可以區分不同的分子表面。令人不解的是,模擬手指裝置沒有類似於我們皮膚中的數百個神經的東西,只有一個力傳感器,並且仍然能夠獲得感覺這些不同表面差異所需的信息。

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科學家Darren Lipomi在“ Materials Horizons”雜誌上發表了關於觸感的這篇論文,這些研究將有助於開發電子皮膚,可以感受的假肢,先進的虛擬和增強現實觸覺技術等等。

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