中科院納米能源所制備出透明可拉伸自驅(qū)動(dòng)觸覺(jué)傳感器
隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展,涌現(xiàn)出各種模仿人體特征的可拉伸電子器件、可穿戴電子設(shè)備以及電子皮膚等革命性功能產(chǎn)品,引起研究人員的極大關(guān)注。它們可以像人體皮膚或組織一樣柔軟且富有彈性,以前所未有的方式與人體緊密結(jié)合,實(shí)現(xiàn)許多現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)不了甚至無(wú)法想象的功能。同時(shí),可以進(jìn)一步提高人類的健康水平和生活質(zhì)量,極大地給我們的生活帶來(lái)便利,因此人們相信這些產(chǎn)品將在未來(lái)人機(jī)互動(dòng)、電子皮膚、健康醫(yī)療等領(lǐng)域有新的應(yīng)用和突破。
目前,對(duì)于透明可拉伸導(dǎo)體以及電子器件已有了諸多研究,包括采用一定的幾何構(gòu)型、使用本征可拉伸導(dǎo)體以及使用彈性體復(fù)合材料以提高器件的可拉伸性能。然而,制備大規(guī)模集成、透明且可拉伸觸覺(jué)傳感器依然存在一定的挑戰(zhàn)。近日,中國(guó)科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所潘曹峰研究團(tuán)隊(duì),基于摩擦納米發(fā)電機(jī)原理,研發(fā)制備了一種透明可拉伸觸覺(jué)傳感器(Triboelectric Tactile Sensor, TETS)。該器件兼具高透明度、高壓力敏感性、可拉伸性以及多點(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)感知等功能,為制備透明可拉伸觸覺(jué)傳感器提供了全新視角,研究成果發(fā)表在Advanced Materials上。 研究人員利用靜電紡絲技術(shù)制備大面積的PVA納米纖維薄膜,隨后獲得Ag納米纖維,其具有優(yōu)良的電導(dǎo)率及透光性(1.68-11.1Ω sq-1,透光率大于70%)。通過(guò)器件設(shè)計(jì),以及微加工以及濕法刻蝕等工藝,制備獲得高透明度、高壓力敏感性、可拉伸性觸覺(jué)傳感器。該方法操作簡(jiǎn)單、成本較低,且易于大規(guī)模制備。研究人員探索了不同取向的Ag納米纖維對(duì)器件的拉伸性能,解釋了器件在拉伸狀態(tài)下的荷電傳導(dǎo)機(jī)制。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),其制備的隨機(jī)取向的Ag納米纖維,在100%的拉伸下電阻改變量?jī)H有10%,并可探測(cè)低至4.4Pa的壓力且具有約70ms的響應(yīng)時(shí)間。另外,通過(guò)采用優(yōu)化的交叉陣列結(jié)構(gòu),其8×8的陣列觸覺(jué)傳感器可實(shí)現(xiàn)不規(guī)則平面的實(shí)時(shí)軌跡探測(cè)。該類器件具有廣闊的市場(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。 論文鏈接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201706738/abstract 關(guān)鍵詞: 傳感器
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