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廣西大學(xué):研發(fā)可穿戴的摩擦電觸覺(jué)傳感器

來(lái)源:深圳市森瑟科技發(fā)展有限公司   2025年03月06日 07:12  

傳感新品


【廣西大學(xué):研發(fā)可穿戴的摩擦電觸覺(jué)傳感器】

提供可見(jiàn)光反饋的觸覺(jué)傳感器在快速發(fā)展的可穿戴顯示器、電子皮膚和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域變得越來(lái)越重要。然而,傳感器信號(hào)的獲取、傳輸與表達(dá)仍然面臨很大挑戰(zhàn)。例如為了模擬真實(shí)的觸覺(jué)系統(tǒng),一個(gè)覆蓋的機(jī)器人需要數(shù)千個(gè)皮膚傳感及反饋元件,如何構(gòu)建傳感器及電路布線引起了廣泛的研究興趣。很明顯,可視化觸覺(jué)傳感器仍然需要克服幾個(gè)顯著的障礙:傳感器的密度,供能方式,設(shè)備的便攜性以及生物兼容性。包括材料、人工智能等多個(gè)領(lǐng)域交叉融合的研究人員正在努力突破這些限制。


近日,廣西大學(xué)聶雙喜教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種新型的可視化觸覺(jué)傳感器,實(shí)現(xiàn)了無(wú)需外接電源的自供電觸覺(jué)反饋。為了使傳感器擺脫能耗的困擾,研究人員基于生物質(zhì)材料優(yōu)異的摩擦電特性,賦予此類(lèi)傳感器的自供電性能(開(kāi)路電壓可達(dá)1327 V)。隨后將其與可視化元件進(jìn)行有源矩陣集成,構(gòu)建了可以實(shí)現(xiàn)手部應(yīng)力強(qiáng)度反饋以及抓取狀態(tài)感知的可穿戴觸覺(jué)傳感器。


為了使設(shè)備更便于穿戴,傳感器的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能微小型化,這意味著傳感器的摩擦面積遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的摩擦納米發(fā)電機(jī)(TENG),通過(guò)微型TENG驅(qū)動(dòng)可視化元件(LED)相對(duì)困難。因此,采用折紙技術(shù)和表面工程的組合工藝構(gòu)造了具有多層堆疊結(jié)構(gòu)的類(lèi)X型TENG(X-TENG),充分利用材料的多維度摩擦電效應(yīng)。由于殼聚糖-NH 2和特氟龍-F的電子親和力不同,在觸摸應(yīng)力的作用下電子由殼聚糖摩擦層向特氟龍摩擦層轉(zhuǎn)移。通過(guò)外接感應(yīng)電極可以收集這種電子轉(zhuǎn)移過(guò)程,并連接LED實(shí)現(xiàn)手掌按壓的可見(jiàn)光反饋。

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