自供电视觉传感器是物联网发展的关键技术之一，因其在实现高精度感知和自供电能力方面的重要性而成为研究热点。然而，目前的技术仍面临着高灵敏度和低触发阈值的问题，特别是在轻微机械刺激（如声波）和环境光照下的表现不佳。因此，如何提高传感器的响应性能和适用范围，成为了当前研究的主要挑战。有鉴于此，东北大学秦皇岛分校控制工程学院赵勇教授携手中国科学院北京纳米能源与系统研究所所长王中林院士以及香港科技大学訾云龙教授等人合作在Science Advances期刊上发表了题为“Self-powered visualized tactile-acoustic sensor for accurate artificial perception with high brightness and record-low detection limit”的最新论文。科学家们提出了一种基于摩擦电致发光（TIEL）单元的自供电视觉触觉-声学传感器（SVTAS）。该传感器在水平滑动模式下实现了0.5 mW cm−2（32 cd m−2）的高亮度和0.5 kPa的超低检测限。在接触-分离模式下，SVTAS能够有效地将声波转换为TIEL信号，对44.07 Hz声波具有最高响应，信噪比达到8.7 dB−1，且响应时间仅为0.8 ms。此外，基于SVTAS构建的先进人工视觉感知系统在运动轨迹和人类语音的识别方面表现优异，能够处理不同的单词和句子。这项研究为新一代自供电视觉感知系统的高效和可持续发展提供了新的思路，推动了无线通信技术的进步，尤其是在电磁干扰环境下的应用潜力。通过优化材料和结构，SVTAS展现出广泛的应用前景，为未来的智能传感技术奠定了基础。1. 实验首次开发了一种自供电视觉触觉-声学传感器（SVTAS），基于摩擦电致发光（TIEL）单元，具有高亮度和超低检测限，亮度达到0.5 mW cm−2（32 cd m−2），检测限为0.5 kPa，在水平滑动模式下表现出色。2. 实验通过接触-分离模式将声波转换为TIEL信号，显示出对44.07 Hz声波的最高响应，信噪比达到8.7 dB−1，并实现了快速响应时间，仅为0.8 ms。3. 构建了先进的人工视觉感知系统，具备出色的运动轨迹和人类语音（不同单词/句子）识别能力，展示了SVTAS在实际应用中的潜力。图3. SVTAS在水平滑动（HS）工作模式下的触觉-TIEL响应性能。图4. SVTAS在接触-分离（CS）工作模式下的声学-TIEL响应性能。
本文的研究成果为自供电视觉触觉-声学传感器（SVTAS）的发展提供了新的思路，特别是在高灵敏度和实时响应方面展示了巨大潜力。通过摩擦电致发光（TIEL）技术，SVTAS成功将轻微的机械和声学刺激转换为可视信号，解决了传统传感器在电磁干扰环境中的局限性。这一创新不仅提高了传感器的性能，还为未来的可穿戴设备、电子皮肤和生物医学传感器等新兴技术的应用开辟了新的方向。此外，SVTAS的可伸缩性为柔性电子器件的设计提供了更多可能，能够满足日益增长的多样化需求。本文强调了材料选择和结构设计的重要性，未来的研究可以进一步探索更多功能材料的组合，以实现更高的灵敏度和更广泛的应用。这种跨学科的创新思维不仅推动了自供电视觉传感技术的发展，也为智能系统的构建提供了新的视角，促进了人工智能与人机交互领域的进步。总之，SVTAS的成功研发标志着新一代自供电视觉感知系统的到来，将对未来的科技进步产生深远影响。Li Su et al. ,Self-powered visualized tactile-acoustic sensor for accurate artificial perception with high brightness and record-low detection limit.Sci. Adv.10,eadq8989(2024).DOI:10.1126/sciadv.adq8989🏅 我们提供专业的第一性原理、分子动力学、生物模拟、量子化学、机器学习、有限元仿真等代算服务。
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