柔性物理或化學(xué)傳感器10大最新研究成果

　　4. Advanced Materials：可拉伸摩擦電-光智能皮膚用于觸覺(jué)和手勢(shì)傳感

　　智能皮膚作為仿生機(jī)器人與外部環(huán)境之間的媒介，需要具備可拉伸性和觸覺(jué)傳感特性，以及測(cè)量多種外部機(jī)械刺激的能力。近年來(lái)，已有多種基于壓力傳感器的智能皮膚被開(kāi)發(fā)應(yīng)用于觸覺(jué)傳感，但由于缺少可拉伸性和橫向拉伸傳感的特性，大大限制了這些人造智能皮膚的功能和應(yīng)用。此外，一些動(dòng)物皮膚可以通過(guò)改變顏色和發(fā)光強(qiáng)度進(jìn)行交流和偽裝，所以具備可調(diào)節(jié)的光學(xué)特性對(duì)于智能皮膚也具有重要的意義。中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所張弛研究員和王中林院士領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種可拉伸的摩擦電-光智能皮膚(STPS)，它能為機(jī)械手提供多維度的觸覺(jué)和手勢(shì)傳感。STPS基于仿生皮膚褶皺的光柵結(jié)構(gòu)薄膜，可以在不同的橫向拉伸應(yīng)變下表現(xiàn)出可調(diào)的聚集誘導(dǎo)發(fā)光(AIE)。同時(shí)，也可以作為摩擦納米發(fā)電機(jī)(TENG)，將開(kāi)路電壓用于縱向壓力傳感，并且在不同的拉伸條件下壓力傳感特性保持穩(wěn)定。通過(guò)將STPS集成在機(jī)械手上作為共形的覆蓋層，STPS表現(xiàn)出了多維度的觸覺(jué)傳感和手勢(shì)翻譯特性。這種耦合了摩擦電與光激發(fā)的多功能傳感終端，將在人機(jī)交互、軟體機(jī)器人和人工智能等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

　　5. Adv. Funct. Mater.：一種監(jiān)測(cè)人體運(yùn)動(dòng)的自吸能觸覺(jué)電子皮膚

　　皮膚作為人體最大的器官，在人體和外界環(huán)境的相互作用過(guò)程中扮演了重要角色。隨著健康監(jiān)測(cè)和人機(jī)交互的需求增加，高靈敏、多功能人造皮膚模擬人體皮膚的傳感性能吸引了全世界的興趣。到目前為止，已經(jīng)發(fā)展了壓阻、壓電、摩擦和電容型電子皮膚。其中，由于壓阻型傳感器制備簡(jiǎn)單、高靈敏和低成本優(yōu)點(diǎn)，有望成為最有前景的電子皮膚。最近，為了模擬人類(lèi)皮膚的功能，更多工作致力于發(fā)展多功能壓阻型電子皮膚。到目前為止，這些工作都是關(guān)注皮膚的傳感特性，而忽視了皮膚其它的功能。尤其，復(fù)雜結(jié)構(gòu)的皮膚具有抵抗外部傷害，保護(hù)人體的功能。這里，研究人員將銀納米線植入PET和復(fù)合聚合物之間，制備了一種具有多種傳感特性和防護(hù)功能的電子皮膚。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)宣守虎副教授和長(zhǎng)安大學(xué)尹冠生教授(共同通訊作者)研究小組通過(guò)組裝Ag納米線、聚酯(PET)膜和SST/PDMS基體構(gòu)建了具有吸能防護(hù)和多功能傳感特性的電子皮膚。這種具有高阻尼的電子皮膚可以抵消720 到 400 N的沖擊力，并且也可以探測(cè)人體運(yùn)動(dòng)。

　　6. Adv. Mater.： 拉脹機(jī)械超材料用于增強(qiáng)拉伸應(yīng)變傳感器的靈敏度

　　可拉伸的應(yīng)變傳感器，在可穿戴器件、軟性機(jī)器人、電子皮膚、物聯(lián)網(wǎng)中起著關(guān)鍵作用。然而，這些應(yīng)用常常要求在各種各樣應(yīng)變下能夠探測(cè)到細(xì)微的應(yīng)變，低靈敏度限制了其進(jìn)一步發(fā)展。 這主要是由于傳統(tǒng)應(yīng)變傳感器的泊松效應(yīng)，即拉伸彈性體基底沿著縱向方向拉伸，而在橫向方向上壓縮。在可拉伸的應(yīng)變傳感器中，拉伸分離了活性材料并有助于靈敏度，而泊松壓縮則將活性材料擠壓在一起，從而在本質(zhì)上限制了靈敏度。因此，調(diào)節(jié)和減少拉伸下的傳統(tǒng)橫向泊松壓縮是增強(qiáng)應(yīng)變傳感器靈敏度的關(guān)鍵問(wèn)題。近日，南洋理工大學(xué)的陳曉東教授和A*Star的劉壯健發(fā)表了題為“Auxetic Mechanical Metamaterials to Enhance Sensitivity of Stretchable Strain Sensors”的文章，文中作者利用拉脹機(jī)械超材料負(fù)的結(jié)構(gòu)泊松比，可在兩個(gè)方向2D拉伸的特性，將其嵌入可拉伸的應(yīng)變傳感器，從而顯著提高了應(yīng)變傳感器的靈敏度。相比于傳統(tǒng)的傳感器，靈敏度提高了24倍。