2023-7 柔性传感器领域的进展

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[1]K. Tao et al., “Deep-Learning Enabled Active Biomimetic Multifunctional Hydrogel Electronic Skin,” ACS Nano, Jul. 2023, doi: 10.1021/acsnano.3c05253.

从实际的压力检测、材料识别、纹理识别的实际问题出发，结合皮肤的功能，提出仿生皮肤概念。紧接着联系到水凝胶的优势，便提出使用水凝胶来制作电子皮肤解决这一问题。最后focus在TENG上。

迄今为止，能够同时检测压力、材料/物质和纹理/粗糙度的综合电子皮肤还很少见报道。本文提出了一种仿生、超灵敏、多功能水凝胶电子皮肤（BHES），集成了纳米级皱纹聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和微锥图案DN水凝胶，基于单电极接触分离和独立摩擦电层模式TENG的原理，BHES由于精心构建的多层结构和独立的传感通道，可以解开压力刺激和接触材料的电子亲和势。

本文的创新在于通讯作者，以及将多种功能集成在一块电子皮肤上，再有就是最后作为HMI与无人机交互。

[2]Z. H. Guo et al., “Bioinspired soft electroreceptors for artificial precontact somatosensation,” Science Advances, vol. 8, no. 21, p. eabo5201, May 2022, doi: 10.1126/sciadv.abo5201.

人工触觉传感器是基于触觉的人机交互应用的基础。然而，在实际接触之前，它们无法对远程事件作出响应。一些鳐鲨类鱼类，如海水鲨鱼，利用电感知体系进行远程环境感知。受到这种能力的启发，中科院北京纳米能源与系统研究所王中林院士、蒲雄研究员团队开发了一种仿生软体电感受器，可实现对外界物体的距离传感、三维轮廓识别、及非接触人机交互。该电感知器通过弹性电介质让环境预接触信息编码成一系列电压脉冲，作为独特的预接触人机界面功能。电感知器的应用展示在预警系统、机器人控制、游戏操作和三维物体识别等方面。感知接近预接触事件的这些能力可以丰富人机交互电子设备的功能和应用。

[3]L. E. Osborn et al., “Evoking natural thermal perceptions using a thin-film thermoelectric device with high cooling power density and speed,” Nat. Biomed. Eng, pp. 1–14, Jul. 2023, doi: 10.1038/s41551-023-01070-w.

嵌入皮肤的感受器使我们能够通过触觉探索周围环境，并在我们导航和与环境互动的能力中发挥关键作用。机械感受器对压力和振动等机械刺激作出反应，而热感受器是专门的自由神经末梢，使我们对热和冷敏感的无害热刺激产生感知。因此，制造具有丰富和复杂感官输入的先进假肢对于增强功能，整合和假肢接受度至关重要。更广泛地说，多模态感官信息对于增强假肢、可穿戴、外科和沉浸式扩展现实应用的感知体验和人机集成是必要的。

约翰斯·霍普金斯大学的Luke E. Osborn课题组展示了通过一种具有高冷却功率密度和速度的可穿戴薄膜热电装置，通过有针对性的神经刺激，可以在假手中恢复用假肢抓取冷物体时的直观热感知。当热刺激残肢的特定区域时，幻手的热感觉会保持稳定超过48周。根据刺激是热刺激还是机械刺激，刺激部位会选择性地引发温度、触觉或两者的感觉。在涉及截肢者和非截肢者参与者识别冷物体的闭环功能任务中，与传统的块状热电设备相比，可穿戴薄膜设备可靠地引发冷却感觉，速度高达8倍，强度高达3倍，而使用一半的能量和1/600的有效热电材料质量。