我国科学家设计了一种超灵敏双信号响应的电子皮肤

发布日期:2023-05-17 09:21作者:滁州市科学技术局站管来源:科技部生物中心阅读:字号【

近年来,科学家对电子皮肤的研究已经超出了模仿人类皮肤的范围,开发出更多迷人的功能,如通过整合应变和压力刺激的交互式可视化来超越人类的感官功能。近期,香港理工大学的研究人员设计了一种能够通过人类可读结构色的交互反馈来响应复杂刺激的柔性光学/电学皮肤(OE-Skin)。研究成果发表在《ACS Nano》期刊,论文的标题为“Mechanochromic Optical/Electrical Skin for Ultrasensitive Dual-Signal Sensing”。

该研究团队通过模仿变色龙的结构颜色和蜘蛛的微裂纹结构,设计了一种高灵敏度的光/电双信号电子皮肤(OE-Skin),其能准确检测并交互反馈拉伸应变、正常压力和复杂的触觉感知。OE-Skin由一个离子电极、一个弹性介电层、一个含有光子晶体的色差层和一个导电的碳纳米管/MXene层组成。电极/电介质层起到电容式压力传感器的作用。嵌入在明胶/聚丙烯酰胺可拉伸水凝胶膜中的氧化铁−碳磁阵列机械色子晶体可以对平面内的拉伸和正常压力做出反应,实现从暗红色(680 nm)到紫色(430 nm)的全可见光谱中发出明亮的颜色切换光学信号。底层的微裂纹导电层用于超灵敏的应变感知,在300%应变的宽工作范围内,其灵敏系数(GF)高达191.8。多层OE-Skin为电容式压力感知提供了超快、准确的响应,检测极限低至65 Pa,反应速度快至126 ms,并能稳定运行5000次;同时,通过整合光学结构颜色的空间分布以及电阻和电容的电信号,OE-Skin能够以较高的时空分辨率和定量的电学数字化来可视化复杂变形的应力分布。

该研究提出的OE-Skin为下一代多功能传感器设计提供了一种新的思路。

注:此研究成果摘自《ACS Nano》杂志,文章内容不代表本网站观点和立场,仅供参考。