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清华教授总结可穿戴式柔性触觉传感器研究突破和进展

标签:清华,教授,总结,可穿,穿戴,柔性,触觉,传感,传感器  2017-3-11 8:39:39  预览次

  近日,清华大学材料学院朱宏伟教授等在《材料科学与工程R:报告》(Materials Science and Engineering R: Reports)上发表了题为《穿戴式触觉传感器:材料、传感机制与器件性能》(“Recent advances in wearable tactile sensors: Materials, sensing mechanisms, and device performance”)的长篇综述论文,总结了近年来可穿戴式柔性触觉传感器研究的庞大突破和进展,从基本概念、材料选择、传感机制、性能优化、多功能集成和潜在应用等几个方面进行了系统评述,并对将来科研热点(如物联网、假造实际/加强实际)做了瞻望。

本文引用地址:http://www.esouou.com/eepw.com7843/article/201703/345076.htm

  近年来,便携式智能电子产品发展日月牙异,出现了浩繁多功能的可穿戴器件。将电子产品用于手镯、眼镜和鞋子等随身穿戴品一样“穿戴”在身上已然成为一种新时尚。其中,穿戴式触觉传感器是当下科技圈最前沿的领域之一,可模仿人与外界环境直接接触时的触觉功能,重要包括对力旌旗灯号、热旌旗灯号和湿旌旗灯号的探测,是物联网的神经末梢和辅助人类周全感知天然及本身的核心元件。从上个世纪七八十年代以来,触觉传感器件就引起了材料、物理、化学、电子、机器人等多学科领域研究者的广泛关注。发展穿戴式、能够适应基底任意变形、同时对多种无规则触觉刺激有正确相应的新型触觉传感器件至关紧张。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,柔性电子相关制备技术的革新,穿戴式触觉传感器的研究在近几年得到了迅猛的发展。

  穿戴式触觉传感器通常构建在类似皮肤的弹性基底或者可伸缩的织物上以获得柔性和可伸缩性。从换能机理来看,触觉传感重要应用了压阻式、电容式和压电式等传感技术,每种传感原理都有其特点和适合的应用场所。随着材料科学、柔性电子和纳米技术的飞速发展,器件的灵敏度、量程、规模尺寸以及空间分辨率等基础性能提拔敏捷,甚至超越了人的皮肤。同时,为了适应对力、热、湿、气体、生物、化学等多刺激分辨的传感要求,器件设计更加更精巧,集成方案也更加更成熟。具有生物兼容、生物可降解、自修复、自供能及可视化等实勤奋能的智能传感器件也应运而生。此外,穿戴式电子产品朝着集成化方向发展,即针对详细应用将触觉传感器与相关功能部件(如电源、无线收发模块、旌旗灯号处理、实行器等)有用集成,打造具有优秀柔性、空间适应性和功能性的穿戴式平台。

  目前,穿戴式触觉传感器在现实应用仍然面临许多挑衅,例如传感器在反复变形过程中的性能退化,多刺激同时探测的串扰解耦,穿戴式平台内部器件之间的力、热、电性能匹配等。应对这些挑衅将带来新的机遇,为相关材料制备、器件加工及系统集成指明将来的发展方向。毫无疑问,穿戴式触觉传感器将朝向更加柔性化、小型化、智能化、多功能化、人性化方向发展。触觉传感器的适用范围将大大拓宽,在人机交互系统、智能机器人、移动医疗等领域具有伟大的应用前景。



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