我國科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種超靈敏雙信號(hào)響應(yīng)的電子皮膚

近年來，科學(xué)家對電子皮膚的研究已經(jīng)超出了模仿人類皮膚的范圍，開發(fā)出更多迷人的功能，如通過整合應(yīng)變和壓力刺激的交互式可視化來超越人類的感官功能。近期，香港理工大學(xué)的研究人員設(shè)計(jì)了一種能夠通過人類可讀結(jié)構(gòu)色的交互反饋來響應(yīng)復(fù)雜刺激的柔性光學(xué)/電學(xué)皮膚（OE-Skin）。研究成果發(fā)表在《ACS Nano》期刊，論文的標(biāo)題為“Mechanochromic Optical/Electrical Skin for Ultrasensitive Dual-Signal Sensing”。

該研究團(tuán)隊(duì)通過模仿變色龍的結(jié)構(gòu)顏色和蜘蛛的微裂紋結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種高靈敏度的光/電雙信號(hào)電子皮膚（OE-Skin），其能準(zhǔn)確檢測并交互反饋拉伸應(yīng)變、正常壓力和復(fù)雜的觸覺感知。OE-Skin由一個(gè)離子電極、一個(gè)彈性介電層、一個(gè)含有光子晶體的色差層和一個(gè)導(dǎo)電的碳納米管/MXene層組成。電極/電介質(zhì)層起到電容式壓力傳感器的作用。嵌入在明膠/聚丙烯酰胺可拉伸水凝膠膜中的氧化鐵?碳磁陣列機(jī)械色子晶體可以對平面內(nèi)的拉伸和正常壓力做出反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)從暗紅色（680 nm）到紫色（430 nm）的全可見光譜中發(fā)出明亮的顏色切換光學(xué)信號(hào)。底層的微裂紋導(dǎo)電層用于超靈敏的應(yīng)變感知，在300%應(yīng)變的寬工作范圍內(nèi)，其靈敏系數(shù)（GF）高達(dá)191.8。多層OE-Skin為電容式壓力感知提供了超快、準(zhǔn)確的響應(yīng)，檢測極限低至65 Pa，反應(yīng)速度快至126 ms，并能穩(wěn)定運(yùn)行5000次；同時(shí)，通過整合光學(xué)結(jié)構(gòu)顏色的空間分布以及電阻和電容的電信號(hào)，OE-Skin能夠以較高的時(shí)空分辨率和定量的電學(xué)數(shù)字化來可視化復(fù)雜變形的應(yīng)力分布。

該研究提出的OE-Skin為下一代多功能傳感器設(shè)計(jì)提供了一種新的思路。

注：此研究成果摘自《ACS Nano》雜志，文章內(nèi)容不代表本網(wǎng)站觀點(diǎn)和立場，僅供參考。

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