广西大学:研发可穿戴的摩擦电触觉传感器

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【广西大学:研发可穿戴的摩擦电触觉传感器】

提供可见光反馈的触觉传感器在快速发展的可穿戴显示器、电子皮肤和生物医学等领域变得越来越重要。然而,传感器信号的获取、传输与表达仍然面临很大挑战。例如为了模拟真实的触觉系统,一个完全覆盖的机器人需要数千个皮肤传感及反馈元件,如何构建传感器及电路布线引起了广泛的研究兴趣。很明显,可视化触觉传感器仍然需要克服几个显著的障碍:传感器的密度,供能方式,设备的便携性以及生物兼容性。包括材料、人工智能等多个领域交叉融合的研究人员正在努力突破这些限制。


近日,广西大学聂双喜教授团队报道了一种新型的可视化触觉传感器,实现了无需外接电源的自供电触觉反馈。为了使传感器摆脱能耗的困扰,研究人员基于生物质材料优异的摩擦电特性,赋予此类传感器前所未有的自供电性能(开路电压可达1327 V)。随后将其与可视化元件进行有源矩阵集成,构建了可以实现手部应力强度反馈以及抓取状态感知的可穿戴触觉传感器。


为了使设备更便于穿戴,传感器的设计应尽可能微小型化,这意味着传感器的摩擦面积远小于传统的摩擦纳米发电机(TENG),通过微型TENG驱动可视化元件(LED)相对困难。因此,采用折纸技术和表面工程的组合工艺构造了具有多层堆叠结构的类X型TENG(X-TENG),充分利用材料的多维度摩擦电效应。由于壳聚糖-NH 2和特氟龙-F的电子亲和力不同,在触摸应力的作用下电子由壳聚糖摩擦层向特氟龙摩擦层转移。通过外接感应电极可以收集这种电子转移过程,并连接LED实现手掌按压的可见光反馈。

来源:传感器专家网

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