中国科学技术大学：研究有序纳米线结构用于抗干扰双模态柔性触觉传感器

柔性触觉传感器（FTS）能够感知机械力信号（应变、压力和剪切力等），被广泛用于仿生假肢、健康监测、人工智能以及可穿戴设备等领域。理想的FTS需要同时具备高灵敏度与高精度的触觉信号检测能力。实际应用中，FTS不可避免地会暴露于机械冲击、温湿度变化等外部干扰环境中。多重刺激产生的复杂干扰会显著影响FTS的感知能力，从而降低其传感精度。然而，现有的大多数FTS缺乏抗干扰能力，易导致感知错误或测量失真，极大限制了其实际应用场景。因此，开发结构简单、抗干扰性强且灵敏度高的FTS已成为当前迫切需求。

针对上述问题，中国科学技术大学刘建伟教授团队利用纳米线界面组装技术结合机械策略，报道了一种具有优异抗干扰功能的应变和压力双模态FTS。相关研究成果发表于Nano Letters上。中国科学技术大学博士研究生王文泽、李新林为论文共同第一作者。刘建伟教授为通讯作者。

图1. FTS结构及应用的概述图

在自然界中，许多生物依靠自身的微尺度结构实现对外界机械力的感知。例如蝎子通过位于跗骨和跗骨腿关节之间的弯曲裂纹感受器来探测环境振动。因此，研究团队受该高灵敏裂纹感受器的启发，开发了一种高性能、抗干扰的双模态FTS（图1）。通过纳米线界面组装结合机械策略辅助组装，实现了大范围有序的银纳米线薄膜的制备。此外，该研究利用调控界面组装方向实现优异的应变传感性能（灵敏度高达7.58 × 105；最小检测限为0.01%）（图2）和优异的压力传感性能（图3）。

图2. FTS的应变感知性能

图3. FTS的压力感知性能

结论与展望

本文设计了一种独特的由生物启发的双模态FTS，实现了两种模态的感知。在模态一下FTS具有超灵敏的应变感知能力；在模态二下其具备超优异稳定的压力感知能力。此外，两种模态下的FTS均具有优异的抗干扰性能，能够抵抗外界机械冲击以及温湿度的变化。最后，将FTS集成到人体皮肤表面，可用于手腕和脊柱运动的实时、准确监测。该工作推动了柔性传感器在医疗健康、人体监测领域的发展。

该研究得到了国家自然科学基金项目和中国科学院战略重点研究项目的资助，以及中国科学技术大学微纳研究与制造中心、中国科学技术大学理化科学实验中心和中国科学院AI-Scientist机器人平台的支持。

来源：ACs期刊资讯