电子皮肤-大面积、无束缚、变质、全向可拉伸的多路复用自供电摩擦电蒙皮

科技   2024-12-18 20:00   江苏  

研究背景

大面积变形可拉伸传感器网络在触觉传感和下一代电子产品中是理想的选择。基于摩擦纳米发电机的单电极模式自供电触觉传感器是具有理想属性的最佳解决方案之一。然而,它们的大面积多路复用利用受到传感节点和高密度内部电路之间严重误识别的限制。


创新点

苏州大学刘瑞远和孙宝全团队联合国立中兴大学Ying-Chih Lai提供了一种电信号屏蔽策略,以超低的错误识别率(0.20%)提供大面积多路复用自供电无束缚摩擦电电子皮肤(UTE-skin)。开发了一种全向可拉伸的炭黑-Ecoflex复合基屏蔽层,可有效减弱布线的静电干扰,保证传感矩阵中的低噪声。不受束缚的摩擦电电子皮肤在 100% 单轴、100% 双轴和 400% 各向同性应变下可靠运行,实现高质量的压力成像和多点触控实时可视化。演示了用于触觉识别的智能手套、用于步态分析的智能鞋垫以及可变形的人机界面。这项工作标志着触觉传感的重大突破,为以前具有挑战性的大面积多路复用传感阵列问题提供了解决方案。


文章解析

图1:无束缚摩擦电电子表皮示意图与应用。

视频1

图2:单轴、双轴和各向同性拉伸应变下的电气性能表征。

视频2

图3:用于压力映射和触摸识别的可拉伸传感器网络。

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图4:用于可拉伸机器人的可拉伸传感器网络。

图5:UTE-skin自供电传感器阵列的系统级应用。

读后感

作者开发了一种有效的电气筛选策略,以消除传感节点和内部连接布线之间的电子皮肤错误识别。通过可扩展且简单的制造工艺无缝集成所有合规材料成分,构建了一个大规模、不受束缚且本质上可拉伸的多路复用摩擦电电子皮肤(25 厘米× 25 厘米区域内的 4 × 4 像素),旨在实现精确的触觉成像和压力映射。整个具有单电极模式的摩擦电电子皮肤包括作为摩擦电层和基体的弹性 Ecoflex 和作为顶部屏蔽层、电极和电路的弹性炭黑掺杂 Ecoflex。智能可穿戴手套中的多功能电子皮肤演示,用于识别接触物体,智能鞋垫用于监测和分析人体步态,展示了其强大的功能

【参考文献】

https://www.nature.com/articles/s41467-024-45611-6#Abs1

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