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清华教授总结触觉传感器研究突破与进展

时间:2024-05-22 17:44:41 科技赋能

OFweek可穿戴设备网 近日,清华大学材料学院朱宏伟教授等人发表题为《穿戴式触觉传感器:材料、传感机制与器件性能》(《近期“可穿戴触觉传感器的进展:材料、传感机制和器件性能》)是一篇长篇综述论文,总结了近年来可穿戴柔性触觉传感器研究的重大突破和进展,从基本概念、材料选择、传感机制和性能优化、多方面等几个方面进行了阐述。

系统回顾了功能集成和潜在应用,并对未来的科研热点(如物联网、虚拟现实/增强现实)进行了展望。

近年来,便携式智能电子产品发展迅速,出现了许多多功能的可穿戴设备。

将手环、眼镜、鞋子等电子产品“戴”在身上已成为一种新时尚。

其中,可穿戴触觉传感器是当前科技圈最前沿的领域之一。

它们可以模仿人与外部环境直接接触时的触觉功能。

主要包括力信号、热信号和湿信号的检测。

它们是物联网的神经末梢。

以及帮助人类全面感知自然和自我的核心部件。

自20世纪70年代和80年代以来,触觉传感装置引起了材料、物理、化学、电子、机器人等领域研究人员的广泛关注。

开发能够适应基板的任何变形并准确响应各种不规则触觉刺激的新型可穿戴触觉传感设备至关重要。

随着石墨烯、碳纳米管、氧化锌、液态金属等新型功能材料的出现,以及柔性电子相关制备技术的创新,可穿戴触觉传感器的研究近年来发展迅速。

可穿戴触觉传感器通常构建在类皮肤弹性基材或可拉伸织物上,以实现灵活性和拉伸性。

从能量转换机理来看,触觉传感主要采用压阻式、电容式和压电式传感技术。

每种传感原理都有各自的特点和适合的应用场合。

随着材料科学、柔性电子学和纳米技术的快速发展,设备的灵敏度、范围、尺度和空间分辨率等基本性能迅速提高,甚至超越了人类皮肤。

同时,为了满足力、热、湿气、气体、生物、化学等多刺激分辨率的传感要求,器件设计变得更加复杂,集成解决方案也更加成熟。

具有生物相容性、生物降解性、自修复、自供电、可视化等实用功能的智能传感装置也随之出现。

此外,可穿戴电子产品正向集成化方向发展,即触觉传感器与相关功能部件(如电源、无线收发模块、信号处理、执行器等)针对特定应用进行有效集成,打造产品具有良好的灵活性和空间适应性。

和功能性可穿戴平台。

目前,可穿戴触觉传感器在实际应用中仍面临诸多挑战,例如重复变形过程中传感器性能下降、同时检测多种刺激的串扰解耦、可穿戴平台内部设备之间的力、热、电性能匹配等。

应对这些挑战将为相关材料制备、器件加工和系统集成带来新的机遇并指出未来的发展方向。

毫无疑问,可穿戴触觉传感器将朝着更加灵活、小型化、智能化、多功能和人性化的方向发展。

触觉传感器的应用范围将大大拓宽,在人机交互系统、智能机器人、移动医疗等领域具有巨大的应用前景。