隨著人工智慧技術的發展, 湧現出各種模仿人體特徵的可拉伸電子器件, 可穿戴電子設備以及電子皮膚等革命性功能產品, 引起研究人員的極大關注. 它們可以像人體皮膚或組織一樣柔軟且富有彈性, 以前所未有的方式與人體緊密結合, 實現許多現在實現不了甚至無法想象的功能. 同時, 可以進一步提高人類的健康水平和生活質量, 極大地給我們的生活帶來便利, 因此人們相信這些產品將在未來人機互動, 電子皮膚, 健康醫療等領域有新的應用和突破.
目前, 對於透明可拉伸導體以及電子器件已有了諸多研究, 包括採用一定的幾何構型, 使用本徵可拉伸導體以及使用彈性體複合材料以提高器件的可拉伸性能. 然而, 製備大規模整合, 透明且可拉伸觸覺感測器依然存在一定的挑戰. 近日, 中國科學院北京納米能源與系統研究所潘曹峰研究團隊, 基於摩擦納米發電機原理, 研發製備了一種透明可拉伸觸覺感測器 (Triboelectric Tactile Sensor, TETS) . 該器件兼具高透明度, 高壓力敏感性, 可拉伸性以及多點觸控操作, 能夠同時實現生物機械能收集, 觸覺感知等功能, 為製備透明可拉伸觸覺感測器提供了全新視角, 研究成果發表在Advanced Materials上.
研究人員利用靜電紡絲技術製備大面積的PVA納米纖維薄膜, 隨後獲得Ag納米纖維, 其具有優良的電導率及透光性 (1.68-11.1Ω sq-1, 透光率大於70%) . 通過器件設計, 以及微加工以及濕法刻蝕等工藝, 製備獲得高透明度, 高壓力敏感性, 可拉伸性觸覺感測器. 該方法操作簡單, 成本較低, 且易於大規模製備. 研究人員探索了不同取向的Ag納米纖維對器件的拉伸性能, 解釋了器件在拉伸狀態下的荷電傳導機制. 實驗發現, 其製備的隨機取向的Ag納米纖維, 在100%的拉伸下電阻改變數僅有10%, 並可探測低至4.4Pa的壓力且具有約70ms的響應時間. 另外, 通過採用優化的交叉陣列結構, 其8×8的陣列觸覺感測器可實現不規則平面的即時軌跡探測. 該類器件具有廣闊的市場前景, 在人機交互, 自驅動機器人, 柔性顯示屏和可穿戴電子設備中有潛在的應用價值.
