基于仿生可拉伸交互平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)數(shù)字和視覺雙通道傳感

隨著我們進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，可穿戴電子設(shè)備在健康監(jiān)測(cè)、人工智能（AI）和人機(jī)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(diǎn)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(cè)線、無干擾檢測(cè)。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(cè)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(diǎn)，可以實(shí)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(jìn)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(dòng)物可以通過肌肉的松弛和收縮運(yùn)動(dòng)來操縱色素囊的暴露區(qū)域，并在遭受外部機(jī)械刺激的同時(shí)切換皮膚熒光或顏色以進(jìn)行捕食和隱藏。這種機(jī)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(shí)現(xiàn)顏色/亮度的切換。但是其通常會(huì)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(jìn)材料以及仿生結(jié)構(gòu)對(duì)建設(shè)高質(zhì)量的視覺/數(shù)字雙重感知機(jī)械刺激的人機(jī)交互平臺(tái)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(tái)需要對(duì)不同功能材料進(jìn)行合理的集成設(shè)計(jì)。濟(jì)南大學(xué)趙松方/曹篤霞團(tuán)隊(duì)、福州大學(xué)賴躍坤團(tuán)隊(duì)和韓國(guó)延世大學(xué)Jong-Hyun Ahn院士團(tuán)隊(duì)受頭足類皮膚機(jī)械發(fā)光機(jī)制和蜘蛛裂縫器官敏感性增強(qiáng)機(jī)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(shí)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(tái)，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(shí)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(jī)械發(fā)光特性。該仿生可拉伸交互平臺(tái)將應(yīng)變傳感數(shù)據(jù)和視覺圖形顯示進(jìn)行融合，可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)人類運(yùn)動(dòng)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(hù)的可伸縮交互式系統(tǒng)擴(kuò)寬了道路。

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

不同因素對(duì)復(fù)合材料相對(duì)電阻變化和電導(dǎo)率的影響

可拉伸交互平臺(tái)（SIP）的機(jī)電性能

優(yōu)化的可拉伸交互平臺(tái)（SIP）機(jī)械發(fā)光傳感性能

可伸縮交互平臺(tái)在人體生理運(yùn)動(dòng)檢測(cè)中的應(yīng)用

審核編輯：彭菁