研究人员成功创建了一种极其敏感的压力传感器,用于电子皮肤,灵感来自人脑的神经系统。这项创新技术在各种设备中具有潜在应用,包括人工智能驱动的数字健康设备,并预计将在透明显示屏和可穿戴设备等多个领域使用,得益于其清晰和灵活的特性。
与全北国立大学机械工程系的林在赫教授合作,大邱庆北科技学院(DGIST;李根宇院长)能源科学与工程系的李永梧教授在开发电子皮肤超灵敏压力传感器方面取得了重大进展,受到人脑神经系统的启发。这项技术有望在未来的应用中发挥作用,包括人工智能驱动的数字医疗设备,并可能在透明屏幕和可穿戴技术等多种领域得到应用,因其具备透明性和适应性。
压力传感器是一种设计用来检测微小力量变化并将其转换为信号的仪器。它们通常用于智能手机和健康监测设备中,以感测触摸、心率和肌肉活动。与人皮肤类似,使用压力传感器的电子皮肤可以识别微小的压力变化,使其适用于可穿戴设备、医疗监测工具和机器人感知系统等多种应用。为了使电子皮肤发挥更多功能,它需要在单纯的压力检测之外进一步改善,增强敏感性、透明性和灵活性。这促使了许多旨在提升性能的研究。
在李教授的带领下,研究团队开发出一种模仿人脑神经信号的压力传感器。大脑通过神经元和胶质细胞之间的合作快速而复杂地进行交流。为了复制这一点,团队创建了一个纳米粒子网络,结果是一个对轻触高度敏感的压力传感器。
这款新开发的压力传感器不仅非常敏感,而且透明且灵活。它可以检测细微的变化,例如心率和手指运动的变化,以及水滴施加的压力。令人印象深刻的是,它在经过10,000次使用后仍能保持稳定的性能,并且在高温或潮湿条件下也不会退化。
来自DGIST能源科学与工程系的李教授评论道:“这项研究使我们开发出一种理想的触觉传感器,适用于以透明性和灵活性为特征的下一代电子皮肤。我们希望对传感器工作机制的持续探索能够为模仿人皮肤的人工触觉传感器铺平道路,并推进透明显示技术在商业上的发展。”
这项研究是由首尔大学材料科学与工程博士生具志宇和DGIST能源科学与工程系的金钟允博士、全北国立大学的高明硕博士、DGIST的李永梧教授以及全北国立大学的林在赫教授共同合作的成果。该研究的资金来自韩国国家研究基金会的中期研究项目和可持续太阳能利用工程研究中心项目,研究结果发表于2024年10月的《化学工程期刊》中,这是化学工程界的一本受尊敬的刊物。