南方科技大学郭传飞教授研发出,仿荷叶结构的柔性触觉传感器

南方科技大学郭传飞教授研发出,仿荷叶结构的柔性触觉传感器,第1张

触觉信息的需求催生了传感技术。柔性触觉传感器是一种将触觉信号转换电信号的电子器件,在可穿戴电子设备、健康监测、运动监测、软体机器人、人机交互、以及人工智能等领域有着巨大的应用前景。科学家们已经证明微结构能有效提高柔性电容触觉传感器的性能,例如微金字塔结构已经被用于制备超灵敏的柔性触觉传感器。然而这些微结构通常通过传统的光刻技术、化学刻蚀方法,其制备过程复杂、耗时、价格昂贵。制备低成本、简易、高性能的柔性触觉传感器成为当前的一大挑战。

南方科技大学材料科学与工程系郭传飞教授课题组采用了仿生模板法,制备出低成本的电容型柔性触觉传感器。以荷叶为模板,复写出具有荷叶微塔结构的聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为柔性衬底;下电极由具有荷叶微塔结构的PDMS薄膜喷涂超细银纳米线制成,具有较好的顺形性和导电性;采用喷涂银纳米线的透明聚酰亚胺膜作为上电极,聚酰亚胺本身作为介电层,构成电容型传感器。该器件具有较高的灵敏度(1.2 kPa−1)、较快的响应速度(36 ms,与人体皮肤响应速度相当)以及较好的稳定性(可重复循环检测10万次以上而不产生疲劳)。有限元模拟分析表明,这种仿荷叶的高深宽比、低密度微结构对器件性能有重要的增益作用。

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