华体会体育·(中国)官方网站科研团队在柔性可贴合接近传感器研发上取得重要进展

发布时间:2024-01-15 供稿单位:物理学院 点击次数:

  拓展视障人群阅读能力,降低视障人群学习、娱乐、交流障碍,对提高视障人群生活质量具有重要意义。但现阶段,适合视障人群的有声电子读物和盲文书资源匮乏,尤其是专业书籍的匮乏,极大限制了视障人群的阅读和专业能力提升。

  针对上述问题,华体会体育·(中国)官方网站紫外光发射材料与技术教育部重点实验室汤庆鑫教授团队、梁中翥教授团队合作开发了一种新型超柔电子纹身传感器,该传感器具有清晰识别纸张上毛笔和铅笔字迹的能力。这种传感器具有轻薄、可贴合人体皮肤,并随着人体皮肤形变而形变且依旧保持其功能的显著特性。该技术为实现材料类别识别开辟了新的途径,为帮助视障人士有效地重新融入社会提供了一种人性化的保障方式,拓宽了接近传感器的应用领域。

图1 传感器工作原理和对毛笔、铅笔字符的检测


  该传感器只需要在有机半导体上简单地沉积电极就可以实现器件制备,其利用了导体对于电容边缘电场的干扰效应、绝缘材料容易带电从而对于柔性有机半导体的类栅压作用的原理,实现对纸、墨、铅笔、石墨等的识别。科研团队将两种工作机制集成到单一器件中,同时检测电极之间的电容值和电流值,仅基于单个电子纹身装置就实现了对导体和绝缘体的区分识别,大大提高了器件集成度。并且基于两种原理的集成器件也能够大大提高响应灵敏度,有利于获得更精准的探测。除此之外,基于接近距离对响应幅度影响大的特性,传感器还可以识别出接近物体的三维形状。

图2传感器对纸张、墨水痕迹和铅笔痕迹的电流电容响应

图3传感器阵列识别物体三维形状

  此项工作是研究团队华体会体育·(中国)官方网站柔性可贴合接近传感器系列研究的最新进展之一,该研究以“Handwriting Character Recognition Based on Conductor/Insulator Identifiable E-Tattoo Proximity Sensorsfor Blinds”为题发表在《Advanced Functional Materials》上(Adv. Funct. Mater.2023, 2306704)。该项研究获得国家自然科学基金委、科技部、教育部项目支持。

  过去十年中,汤庆鑫教授团队一直致力于超柔电子器件研究,发现了有机器件电流对于绝缘材料灵敏探测的特性(ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 2785),并开发了基于有机场效应机理的类皮肤接近传感器(Adv. Mater. Interfaces 2020, 7, 2000306),可检测日常生活中因不经意带电的绝缘物体以及导体(ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 55083;ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13, 49085)。 基于相关系列研究,团队荣获2020年吉林省自然科学奖一等奖,汤庆鑫教授获2023年国家杰出青年科学基金项目支持。

  原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202306704