中科院王中林團隊：透明柔性自驅動觸覺傳感器研制成功

【成果簡介】

在中國科學院北京納米能源與系統研究所王中林和李從舉的指導下，博士生袁祖慶等研究人員基于摩擦納米發電機的物理傳感機制，研制出了一種透明柔性的摩擦傳感器陣列（Triboelectric sensing array, 以下簡稱TSA）。該器件兼具高透明度、可彎曲性和多點觸控操作，能夠同時實現生物機械能收集、觸覺感知、智能解鎖等功能。該工作為透明、可彎曲柔性觸覺傳感器陣列的研究提供了一個全新的視角，研究成果發表在近期的ACS nano（DOI: 10.1021/acsnano.7b03680）上。

【圖文導讀】

圖1 透明柔性的TSA的結構設計

（a）透明柔性的TSA示意圖

（b）具有5×5觸摸像素陣列的TSA的照片

圖2?TSA中單個感測像素的工作機理和電學特性

（a，b）像素的工作機制（a）接觸分離模式和（b）滑動模式

【研究內容】

近年來，移動互聯網和智能終端的快速發展極大刺激了智能傳感技術在人機交互、人工智能和可穿戴設備等領域內的探索。在智能設備中，可折疊顯示屏、柔性集成電路、健康監測設備等各種革命性功能產品的大量涌現，使得人們對觸覺傳感器提出了更高的要求。尤其裝置的寬量程靈敏度、響應時間、便攜性、使用舒適性和多功能集成已經成為了觸覺傳感器在實際應用中人們關注的熱點。

目前，基于不同物理機制的觸覺傳感器在器件性能上已經取得突破進展。市面上的不少產品利用具有較高壓力敏感性的壓阻、壓電、電容式傳感器，能夠探測不同大小尺度的壓力，但是基于這些材料制成的裝置或是依賴于外部電源工作，或是信號太小易受到干擾，難以將外部應力直接轉化成足夠識別的電信號，因此在使用中存在一定的局限性。而生活中不斷增多的可穿戴和便攜式電子產品，要求其既能滿足復雜的應用，還能適應人們在不同場合的使用，從而對傳感器的便利性、舒適性和時尚元素有了更高的需求。

研究人員設計并制備的TSA的傳感單元在觸摸時能夠產生50伏的開路電壓，而且在低壓力區域能夠實現2.79mV/Pa的傳感靈敏度和約50ms的響應時間。該器件設計結構緊湊、操作簡單，具有大規模制造的基礎，可以集成于手機、手表等電子產品，因此TSA具有廣闊的市場前景，在人機交互、自驅動機器人、柔性顯示屏和可穿戴電子設備中有潛在的應用價值。

原文鏈接：http://www.cas.cn/syky/201708/t20170810_4610947.shtml

文獻鏈接：Transparent and Flexible Triboelectric Sensing Array for Touch Security Applications（ACS Nano,2017,DOI:10.1021/acsnano.7b03680）

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