近日，中***科學(xué)院上海高等研究院研究員曾祥瓊帶領(lǐng)的團隊，在基于碳材料的3D打印柔性觸覺傳感器件研究中取得重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果以A Highly Sensitive Flexible Tactile Sensor Mimicking The Microstructure Perception Behavior of Human Skin為題，發(fā)表ACS Applied Materials & Interfaces上。
 
電子皮膚是通過電學(xué)信號的集成與反饋來模擬人體皮膚感受外界刺激(壓力、溫度、濕度)的新型電子器件。電子皮膚因在智能機器人、健康監(jiān)測、可穿戴設(shè)備和人機交互方面具有廣闊的應(yīng)用前景而備受矚目。在電子皮膚的各種感知功能中，觸覺感知功能尤為重要。
 
在此背景下，研究團隊通過模擬人體皮膚的結(jié)構(gòu)和傳感機制，創(chuàng)造性地將聚二甲基硅氧烷(PDMS)微球與石墨烯相結(jié)合，設(shè)計了***種具有指紋微結(jié)構(gòu)的新型多功能電子皮膚；提出了***種石墨烯-PDMS微球油墨3D打印制備柔性傳感器的方法。研究人員利用乳化的方法制備了PDMS微球，并利用未交聯(lián)的PDMS-石墨烯混合溶液對PDMS微球形成包覆；制備的石墨烯-PDMS微球油墨可以通過噴頭擠出形成三維立體結(jié)構(gòu)，并通過熱固化成型。
 
傳感性能研究發(fā)現(xiàn)，所構(gòu)建的電子皮膚傳感器不僅對壓力具有靈敏響應(yīng)，而且能有效反饋摩擦力的大小；利用傳感器這***特性可以區(qū)分出具有不同微米***粗糙度的表面，從而實現(xiàn)對物體表面的微觀形貌、硬度等信息的有效區(qū)分和識別。通過風(fēng)載實驗，進(jìn)***步驗證了所構(gòu)建的石墨烯-PDMS微球觸覺傳感器對氣體等流體也具有有效的響應(yīng)。這表明所構(gòu)建的石墨烯-PDMS微球觸覺傳感器可用于對不同粗糙度表面的檢測，也可用于氣流監(jiān)測、聲音檢測等。該研究為可穿戴式傳感提供了新途徑，并為電子皮膚的發(fā)展提供了新思路。
 
研究工作得到上海市自然科學(xué)基金項目的資助。

注：文章來源于上海高等研究院