超强感应柔性电子皮肤问世

一款可同时感应压力和摩擦力的柔性电子皮肤。图片来源：百度图片

近日，电子科技大学副教授宋远强、教授张怀武和哈尔滨工业大学教授解维华研究小组联合研发出一款可同时感应压力和摩擦力的柔性电子皮肤。研究者通过制备特殊的石墨烯包裹氯化钠粉体作为致孔剂辅助自组装过程制备出超强感应电子皮肤。

该电子皮肤可同时对纵向压力和切向摩擦力产生响应，并且压力和摩擦力导致的电阻变化方向相反。该电子皮肤尤其对摩擦力具有极佳的灵敏度。在功能应用上，所制电子皮肤可以实现手腕脉搏实时检测、辨别不同表面粗糙度、探测人体呼吸、感知音乐带来的空气震动等。

为了和外界环境兼容以及可附在3D结构上，可穿戴电子皮肤要求是柔性且可拉伸。为了实现这个目的，已经发展了具有多功能的柔性电子皮肤，其中因为柔性力传感器在智能终端的巨大应用，所以发展最快。

相比当前柔性压力传感器或压力—应变传感器，法向和切向力探测电子皮肤的研究水平是非常有限的。对于这类电子皮肤的发展有三个挑战：第一，实现电子皮肤三个方向力探测；第二，实现不同类型力的法向和切向区分；第三，结构简单可大规模制备。

为此，研究人员开创性的利用多孔碳纳米管、氧化石墨烯、聚二甲硅氧烷层构建了全柔性和多方向拉伸的力传感器。这种独特的电子皮肤具有好的稳定性和高灵敏度（传感器对切向摩擦力的最高响应因子高达2.26），并且对压力和摩擦力的电阻响应相反，实现了对压力和摩擦力的实时探测和电信号区分。