基于仿生可拉伸交互平臺可實現(xiàn)數(shù)字和視覺雙通道傳感

隨著我們進入物聯(lián)網(wǎng)時代，可穿戴電子設(shè)備在健康監(jiān)測、人工智能（AI）和人機交互方面受到廣泛關(guān)注。作為可穿戴設(shè)備獲取外部信息的核心部件，構(gòu)建和開發(fā)具有多模態(tài)傳感能力和較大工作范圍的柔性傳感器非常重要。但現(xiàn)階段大部分研究的重點是提升柔性傳感器的功能參數(shù)，例如：高靈敏度、大感應(yīng)范圍、低檢測線、無干擾檢測。但相關(guān)信息的反饋缺少直接性。

引入光、聲音、視覺輔助可使柔性傳感器監(jiān)測的信息反饋的更加直接。數(shù)字和視覺雙模態(tài)傳感的交互設(shè)備的研究成為研究的熱點，可以實現(xiàn)數(shù)字和視覺雙通道傳感。但這些交互設(shè)備往往需要復(fù)雜的制造程序?qū)㈦姌O和變色部件進行結(jié)合，甚至引入外部電源，不利于可穿戴設(shè)備的高度集成和大規(guī)模制造。

章魚等頭足類動物可以通過肌肉的松弛和收縮運動來操縱色素囊的暴露區(qū)域，并在遭受外部機械刺激的同時切換皮膚熒光或顏色以進行捕食和隱藏。這種機械發(fā)光概念已被應(yīng)用于交互式智能電子產(chǎn)品的開發(fā)中，即通過在交互設(shè)備引入應(yīng)變微裂紋結(jié)構(gòu)實現(xiàn)顏色/亮度的切換。但是其通常會存在靈敏度低、傳感范圍受限，可視化不明顯等問題。合理選擇先進材料以及仿生結(jié)構(gòu)對建設(shè)高質(zhì)量的視覺/數(shù)字雙重感知機械刺激的人機交互平臺十分重要。

構(gòu)建大感應(yīng)范圍、高靈敏度和視覺反饋等功能特征的雙模態(tài)應(yīng)變傳感平臺需要對不同功能材料進行合理的集成設(shè)計。濟南大學(xué)趙松方/曹篤霞團隊、福州大學(xué)賴躍坤團隊和韓國延世大學(xué)Jong-Hyun Ahn院士團隊受頭足類皮膚機械發(fā)光機制和蜘蛛裂縫器官敏感性增強機制的啟發(fā)，在可拉伸聚-苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-苯乙烯/熒光分子復(fù)合材料上實現(xiàn)吡咯原位聚合和碳納米管沉積，開發(fā)了一種仿生可拉伸交互平臺，表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，表現(xiàn)為高靈敏度系數(shù)（GF = 2.64 × 10?）、寬感應(yīng)范圍 （~270%）、快速響應(yīng)/恢復(fù)時間 （~155 ms / 195 ms）、出色的穩(wěn)定性（40% 應(yīng)變下 ~15,000 次循環(huán)）和敏感的機械發(fā)光特性。該仿生可拉伸交互平臺將應(yīng)變傳感數(shù)據(jù)和視覺圖形顯示進行融合，可實現(xiàn)監(jiān)測人類運動和信息雙重加密等重要應(yīng)用，為開發(fā)用于人工智能、信息安全和隱私保護的可伸縮交互式系統(tǒng)擴寬了道路。

具有應(yīng)變相關(guān)微裂紋的可拉伸交互平臺 (SIP) 的結(jié)構(gòu)/材料選擇和表征

不同因素對復(fù)合材料相對電阻變化和電導(dǎo)率的影響

可拉伸交互平臺（SIP）的機電性能

優(yōu)化的可拉伸交互平臺（SIP）機械發(fā)光傳感性能

可伸縮交互平臺在人體生理運動檢測中的應(yīng)用

審核編輯：彭菁