我國科學家設計了一種超靈敏雙信號響應的電子皮膚

近年來，科學家對電子皮膚的研究已經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，香港理工大學的研究人員設計了一種能夠通過人類可讀結構色的交互反饋來響應復雜刺激的柔性光學/電學皮膚（OE-Skin）。研究成果發(fā)表在《ACS Nano》期刊，論文的標題為“Mechanochromic Optical/Electrical Skin for Ultrasensitive Dual-Signal Sensing”。

該研究團隊通過模仿變色龍的結構顏色和蜘蛛的微裂紋結構，設計了一種高靈敏度的光/電雙信號電子皮膚（OE-Skin），其能準確檢測并交互反饋拉伸應變、正常壓力和復雜的觸覺感知。OE-Skin由一個離子電極、一個彈性介電層、一個含有光子晶體的色差層和一個導電的碳納米管/MXene層組成。電極/電介質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?碳磁陣列機械色子晶體可以對平面內的拉伸和正常壓力做出反應，實現從暗紅色（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信號。底層的微裂紋導電層用于超靈敏的應變感知，在300%應變的寬工作范圍內，其靈敏系數（GF）高達191.8。多層OE-Skin為電容式壓力感知提供了超快、準確的響應，檢測極限低至65 Pa，反應速度快至126 ms，并能穩(wěn)定運行5000次；同時，通過整合光學結構顏色的空間分布以及電阻和電容的電信號，OE-Skin能夠以較高的時空分辨率和定量的電學數字化來可視化復雜變形的應力分布。

該研究提出的OE-Skin為下一代多功能傳感器設計提供了一種新的思路。

注：此研究成果摘自《ACS Nano》雜志，文章內容不代表本網站觀點和立場，僅供參考。

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