我科研人员破解电阻型触觉传感器迟滞难题
我科研人员破解电阻型触觉传感器迟滞难题
近日，中国科学院新疆理化技术研究所材料物理与化学研究室科研团队与中国科学院重庆绿色智能技术研究院合作，在电阻型触觉传感器领域取得重要突破。研究团队创新性地构建了三维恢复力结构，显著降低了传感器的滞后系数，为开发长期耐用且高灵敏的柔性传感系统提供了新的技术路径。
记者3月13日从中国科学院新疆理化技术研究所（以下简称“新疆理化所”）获悉，该所材料物理与化学研究室科研团队与中国科学院重庆绿色智能技术研究院合作，在电阻型触觉传感器领域取得突破。科研团队创新构建了三维恢复力结构，使得传感器滞后系数显著下降，为研发长期耐用性与高灵敏度的柔性传感系统提供了技术指导。相关研究成果近期发表在国际期刊《复合材料 B 部分-工程》上。
据悉，电阻型触觉传感器通过检测物体与传感器之间的电学或机械变化，可实现对触摸、压力或形状的感知，广泛应用于触摸屏、机器人、医疗设备等领域，为人机交互和自动化系统提供了重要的信息输入手段。
新疆理化所研究员赵鹏君介绍，尽管通过构建保护层策略可提升传感器的耐久性，但由此引发的层间相互作用会导致滞后性增加和稳定性下降，严重影响其在医疗监测等精密场景的应用效能。如何在提升电阻型柔性应变触觉传感器耐用性的同时，保持其高性能传感性能？
科研团队通过双静电纺丝纳米纤维和喷涂碳纳米管技术，将具有岛桥微裂纹结构的复合传感材料嵌入双静电纺丝纳米纤维薄膜，创新构建了三维恢复力结构。该结构通过梯度孔隙率调控和碳纳米管喷涂工艺的协同作用，实现了微裂纹自愈合功能，使传感器在50%应变条件下仍保持24毫秒快速响应，经12000次循环测试后灵敏度系数稳定维持在37.38，滞后系数（γ）低至3.568%。同时，在应用验证中，该传感器成功实现对人体脉搏、呼吸等微弱生理信号的稳定采集，并在机器人手部运动控制系统中展现出优异的动态响应特性。
构筑的岛-桥微结构柔性应变触觉传感器及其在机器人手势控制方面的应用。新疆理化所供图
赵鹏君认为，此项研究创新性地将材料级配复合与微结构仿生设计相结合，不仅解决了柔性电子器件工程应用中的关键可靠性问题，更为可穿戴医疗设备、智能机器人等领域的传感器设计提供了新的理论支撑。
本文原文来自科技日报