【中國(guó)儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】近年來(lái)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和智能終端的快速發(fā)展極大刺激了智能傳感技術(shù)在人機(jī)交互、人工智能和可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域內(nèi)的探索。在智能設(shè)備中，可折疊顯示屏、柔性集成電路、健康監(jiān)測(cè)設(shè)備等各種革命性功能產(chǎn)品的大量涌現(xiàn)，使得人們對(duì)觸覺(jué)傳感器提出了更高的要求。尤其裝置的寬量程靈敏度、響應(yīng)時(shí)間、便攜性、使用舒適性和多功能集成已經(jīng)成為了觸覺(jué)傳感器在實(shí)際應(yīng)用中人們關(guān)注的熱點(diǎn)。
透明、柔性的自驅(qū)動(dòng)觸覺(jué)傳感器
目前，基于不同物理機(jī)制的觸覺(jué)傳感器在器件性能上已經(jīng)取得突破進(jìn)展。市面上的不少產(chǎn)品利用具有較高壓力敏感性的壓阻、壓電、電容式傳感器，能夠探測(cè)不同大小尺度的壓力，但是基于這些材料制成的裝置或是依賴(lài)于外部電源工作，或是信號(hào)太小易受到干擾，難以將外部應(yīng)力直接轉(zhuǎn)化成足夠識(shí)別的電信號(hào)，因此在使用中存在一定的局限性。而生活中不斷增多的可穿戴和便攜式電子產(chǎn)品，要求其既能滿(mǎn)足復(fù)雜的應(yīng)用，還能適應(yīng)人們?cè)诓煌瑘?chǎng)合的使用，從而對(duì)傳感器的便利性、舒適性和時(shí)尚元素有了更高的需求。
在中國(guó)科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所王中林和李從舉的指導(dǎo)下，博士生袁祖慶等研究人員基于摩擦納米發(fā)電機(jī)的物理傳感機(jī)制，研制出了一種透明柔性的摩擦傳感器陣列(Triboelectric sensing array, 以下簡(jiǎn)稱(chēng)TSA)。該器件兼具高透明度、可彎曲性和多點(diǎn)觸控操作，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)生物機(jī)械能收集、觸覺(jué)感知、智能解鎖等功能。該工作為透明、可彎曲柔性觸覺(jué)傳感器陣列的研究提供了一個(gè)全新的視角，研究成果發(fā)表在近期的ACS nano(DOI: 10.1021/acsnano.7b03680)上。
研究人員設(shè)計(jì)并制備的TSA的傳感單元在觸摸時(shí)能夠產(chǎn)生50伏的開(kāi)路電壓，而且在低壓力區(qū)域能夠?qū)崿F(xiàn)2.79mV/Pa的傳感靈敏度和約50ms的響應(yīng)時(shí)間。該器件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)單，具有大規(guī)模制造的基礎(chǔ)，可以集成于手機(jī)、手表等電子產(chǎn)品，因此TSA具有廣闊的市場(chǎng)前景，在人機(jī)交互、自驅(qū)動(dòng)機(jī)器人、柔性顯示屏和可穿戴電子設(shè)備中有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
