柔性電子皮膚(E-skin)正因其有效的力電轉(zhuǎn)換特性而在穿戴式健康監(jiān)測(cè)及人機(jī)交互(HMI)等方面吸引了廣泛的關(guān)注。然而,如何將柔性電子器件完好地貼合到人體皮膚上,并根據(jù)機(jī)械刺激實(shí)現(xiàn)保形變形和可識(shí)別的電反饋,仍然是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。有鑒于此,澳門大學(xué)周冰樸團(tuán)隊(duì)與中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)院張國(guó)平團(tuán)隊(duì)合作,研制了一種可牢固附著在人體皮膚以感知機(jī)械刺激的自粘性電子皮膚。該電子皮膚的粘合層使用激光誘導(dǎo)來(lái)固化PDMS(聚二甲基硅氧烷),可確保E-skin與附著表面(如人體皮膚)之間的牢固連接。E-skin在曲面上的保形性附著,則保證了其在機(jī)械形變過(guò)程中能夠準(zhǔn)確捕獲不同方向的關(guān)節(jié)變形以輸出相應(yīng)電信號(hào)。另外,三維仿生設(shè)計(jì)模仿了自然界中的微纖毛結(jié)構(gòu),如昆蟲的觸角,能夠靈敏地檢測(cè)細(xì)微壓力變化,提供高分辨率的觸覺(jué)反饋。
圖1 (a) 基于自粘性電子皮膚的傳感交互界面示意圖;(b) 無(wú)粘性電子皮膚與人體皮膚分離會(huì)導(dǎo)致信號(hào)傳輸不穩(wěn)定示意圖;(c) 表面帶有三維微纖毛結(jié)構(gòu)的電子皮膚示意圖;(d) 手腕彎曲時(shí)非粘性和粘性E-skin的貼合對(duì)比示意圖;(e) 彎曲過(guò)程中粘附在腕關(guān)節(jié)上的粘性和非粘性E-skin對(duì)比圖像。
圖2 (a) 激光固化制備具有粘附特性的功能層工藝示意圖;(b) 基于不同磁場(chǎng)強(qiáng)度和鐵磁成分比例的微纖毛形態(tài)變化和性能示意圖;(c) 貼附于人體皮膚的自粘性E-skin圖像及其表面微纖毛的掃描電鏡圖像。
圖3 (a) 人體手腕向內(nèi)和向外彎曲以檢測(cè)相對(duì)電阻變化的示意圖;(b) 手腕彎曲不同角度時(shí),自粘性E-skin傳感器的電阻響應(yīng);(c) 自粘性E-skin附著在人的手腕上,通過(guò)向內(nèi)和向外的彎曲生成摩爾斯電碼的定義;(d) 模擬鼠標(biāo)功能的組合式自粘性E-skin傳感器演示。
原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202406564
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