超強感應柔性電子皮膚問世

一款可同時感應壓力和摩擦力的柔性電子皮膚。圖片來源：百度圖片

近日，電子科技大學副教授宋遠強、教授張懷武和哈爾濱工業大學教授解維華研究小組聯合研發出一款可同時感應壓力和摩擦力的柔性電子皮膚。研究者通過制備特殊的石墨烯包裹氯化鈉粉體作為致孔劑輔助自組裝過程制備出超強感應電子皮膚。

該電子皮膚可同時對縱向壓力和切向摩擦力產生響應，并且壓力和摩擦力導致的電阻變化方向相反。該電子皮膚尤其對摩擦力具有極佳的靈敏度。在功能應用上，所制電子皮膚可以實現手腕脈搏實時檢測、辨別不同表面粗糙度、探測人體呼吸、感知音樂帶來的空氣震動等。

為了和外界環境兼容以及可附在3D結構上，可穿戴電子皮膚要求是柔性且可拉伸。為了實現這個目的，已經發展了具有多功能的柔性電子皮膚，其中因為柔性力傳感器在智能終端的巨大應用，所以發展最快。

相比當前柔性壓力傳感器或壓力—應變傳感器，法向和切向力探測電子皮膚的研究水平是非常有限的。對于這類電子皮膚的發展有三個挑戰：第一，實現電子皮膚三個方向力探測；第二，實現不同類型力的法向和切向區分；第三，結構簡單可大規模制備。

為此，研究人員開創性的利用多孔碳納米管、氧化石墨烯、聚二甲硅氧烷層構建了全柔性和多方向拉伸的力傳感器。這種獨特的電子皮膚具有好的穩定性和高靈敏度（傳感器對切向摩擦力的最高響應因子高達2.26），并且對壓力和摩擦力的電阻響應相反，實現了對壓力和摩擦力的實時探測和電信號區分。