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踮起脚尖，触碰梦想轮廓；不忘初心，开启远航之旅。这个世界，总有一些人，怀着改变世界的梦想，他们，先读万卷书，后行“万里路”，在科技的赛场上，开拓创新，砥砺前行。
浙江大学宁波科创中心的张晟，就是这样一位有梦想的探索者。从感知性手术刀到电子皮肤，每一次的探索，都是对梦想的坚持，初心的诠释。
感知性手术刀的诞生
对科研人而言，细节不仅决定成败，更决定创新的力度和高度。对医疗设备技术领域的探索，亦是如此。
众所周知，机器人手术系统是集多项现代高科技手段于一体的综合体，其用途广泛，在临床外科上有大量的应用。目前临床中使用的机器人手术系统，最重大的挑战是如何在复杂条件下对小组织或微小组织进行适当的手术治疗，以血管外科为例，操作者很难判断手术刀或手术刀是否接触到血管，在这种情况下，任何与血管的不当接触都会导致术中或术后出血，目前基于视频的机器人手术系统普遍缺乏触觉，难以对手术进行精准操控。
为解决这一难题，张晟带领团队，研精覃思，提出了一种可实时监测运动状态的、灵敏度高、响应时间短以及低成本的感知性手术刀技术方案，即，一种感知性手术刀。其优异性能主要表现在3个方面。
一是，手术刀上设置传感单元，通过传感单元对人体电场或电子进行监测，进而实时监测手术刀的运动轨迹，便于操作人员掌控手术状态，且使得机器人手术更加精准，降低了手术失败的风险，大大提高了机器人手术的实用性。
二是，通过在手术刀上设置图像拍摄单元，对手术的过程进行全程拍摄，一方面可以生成手术记录，另一方面还可以便于操作人员对手术刀运行轨迹的观察，进而可以实时调整对机器人的操控。
三是，通过设置信号处理模块，且采用小波去噪方法过滤高频噪声，对手术刀传输过来的信号进行筛选过滤，可以高效地接收低频运动信号，避免因高频噪声干扰而影响计算机接收信号的质量。
科研是为解决问题而存在的，越是细节的问题，越需要关注。感知性手术刀的诞生就是最好的证明。而科研，是永无止境的，知识所到之处，便是科研大展拳脚之地。电子皮肤，就是张晟团队的另一处科研战场。
电子皮肤领域的探索
皮肤是人体的最大器官，能够感知到外界的机械压力、温度、化学等刺激；而电子皮肤则是科研人员模仿人类皮肤的特性和功能开发出的人工皮肤。但因其独特的相容性和可穿戴的舒适性，在健康医疗检测、仿生假肢和人机交互等领域前景广阔。
走在科研前沿的张晟团队，早已探路电子皮肤领域，自愈合能力、抗疲劳性能、柔韧性等性能都是他们的研发重点。经过研究，他们开发了一种基于MoS2纳米片的剪纸柔性电子器件，这种中国剪纸结构赋予了电子皮肤传感器高度的舒适性、柔韧性、延展性和弯曲性。因此，这种电子器件不仅可以作为人体皮肤上的电子皮肤温度传感器，还可以作为高度形变关节和器官的光电探测器。
与此同时，他们还利用与人体皮肤贴合的MoSe2纳米片开发了一种可伸缩的电子皮肤，用于感知有毒气体NO2和NH3，并及时将数据上传至云终端进行进一步分析。
为了实现电子皮肤拥有与人类皮肤相似的自愈合能力、抗疲劳性能、柔韧性等，最基本的方法就是选择合适的材料，电子皮肤性能的好坏很大程度上依赖于最初材料的选择。
基于前期研究成果，张晟团队受邀撰写了题为《电子皮肤热点核心材料及其在生命健康领域中的应用研究进展》的综述。指出了电子皮肤在研究过程中依然存在着成本高、工艺复杂等技术难题，并且对电子皮肤的应用前景进行了展望。
随着软体机器人的快速发展，柔性材料在软体机器人的应用愈加广泛。张晟团队针对目前电子皮肤拉伸的局限性、感知精度和密度不高、感知信息有限等痛点，以及软体机器人由于在复杂环境工作时缺乏合适的传感器而受到损害的困境，开展应变刺激下疼痛感知电子皮肤的研发与应用，制备适用于软体机器人的电子皮肤。该电子皮肤集成压力感知和接触面积感知这两种功能，对外界应变刺激具有高灵敏、高精度、宽量程、低耦合的传感性能。
具有类人皮肤功能的疼痛感知电子皮肤具有一定柔性，可以随软体机器人的弯曲拉伸而弯曲拉伸，不会妨碍软体机器人的运动，还可实现大面积扩展、易信号处理，能够对外界刺激迅速做出反应。通过覆盖于软体机器人表面的电子皮肤采集的信号不仅可以保护软体机器人，还可以协助软体机器人的运动规划，或是协助其完成相关任务，如对工件抓取和装配时的实时力控制、与周围人或物体的互动以及碰撞检测，在保障人机安全的情况下执行任务。
团队将从柔性传感器的压力感知、接触面积感知、拉伸结构设计三大部分出发，进行创新改进。这将是团队未来的研发中心和攻关方向。同时张晟团队正在和宁波诺丁汉大学理工学院工业设计专业的孙煦教授一起积极展开科研合作。通过两团队的学科交叉融合，达到“工”与“艺”的有机结合。
为什么对电子皮肤这样重视，张晟给出了这样的答案：与传统的可穿戴传感器相比，电子皮肤是无线的、更轻、更灵活、更具延展性，并且与人类皮肤兼容，可广泛应用于各种环境下的人体健康、人体运动和气体环境的实时监测。
当然，期望越高，要求也就越高，未来，研制出性能优越、成本低、容易制作并能走入人类生活的方方面面的电子皮肤是今后发展的重要方向。（浙江大学宁波科创中心供稿）
