柔软、灵活的非接触式传感器可增强智能设备

行业动态 2024年5月31日上午8:01

我没有碰你！当另一个人的手指悬停在你的皮肤上时，你可能会感觉到他们在触摸你，感觉不一定是接触，而是他们的接近。同样，在ACS Applied Materials & Interfaces上发表报告的研究人员设计了一种柔软、灵活的薄膜，它可以感知附近物体的存在，而无需实际接触它们。这项研究采用了一种新的传感器技术，用于检测眨眼跟踪眼镜中的睫毛接近度。

非接触式传感器无需直接接触物体即可识别或测量物体。这些设备的示例包括红外温度计和车辆接近通知系统。一种非接触式传感器依靠静电来检测接近度和小动作，并有可能增强智能设备，例如让手机屏幕识别更多手指手势。然而，到目前为止，它们在检测的物体类型、保持充电时间以及制造难度方面受到限制。因此，邱勋林、王一鸣、宣福珍和同事们希望创建一种基于静电的柔性传感器来克服这些问题。

研究人员首先简单地制作了一个由三部分组成的系统：氟化乙烯丙烯 (FEP) 用作顶部传感层，导电薄膜和柔性塑料基分别用作中间层和底层。FEP 是一种驻极体，是一种带电并产生外部静电场的材料，类似于磁铁产生磁场的方式。然后他们对基于 FEP 的传感器进行充电，使其准备就绪。

当物体接近 FEP 表面时，其固有的静电荷会导致传感器中产生电流，从而无需物理接触即可“感知”物体。由此产生的透明而灵活的传感器可以检测到由玻璃、橡胶、铝和纸制成的物体，这些物体几乎接触到它，但又没有完全接触到它，距离为 2 至 20 毫米（不到一英寸）。在近两个小时内，传感器在超过 3,000 次不同的接近-撤回循环中保持电量。

在演示这种新型传感膜时，研究人员将其贴在眼镜片的内侧。当人戴上眼镜时，眼镜会注意到睫毛的靠近，并识别佩戴者眨眼时的摩尔斯电码“ECUST”（研究人员所在机构的缩写）。研究人员表示，未来他们的非接触式传感器可用于帮助无法说话或使用手语的人交流，甚至检测驾驶时的困倦程度。

作者感谢国家自然科学基金、上海市基础研究先导计划、上海市教育发展基金会和上海市教委“晨光计划”、国家重点研发计划、上海市自然科学基金和化学工程国家重点实验室开放项目的资助。