| 【行業(yè)相關(guān)】我國(guó)高靈敏石墨烯觸覺傳感領(lǐng)域取得進(jìn)展 |
| 信息來源： 西安儀表制造 | 2019-06-10 點(diǎn)擊量： 7149 |
近日，中國(guó)科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院與新加坡國(guó)立大學(xué)合作，研制了三維微納共形石墨烯柔性力敏電極，并應(yīng)用于高靈敏柔性壓容式觸覺傳感，相關(guān)內(nèi)容以Flexible,Tunable and Ultrasensitive Capacitive Pressure Sensor with Micro-Conformal Graphene Electrodes為題發(fā)表在ACS Applied Materials&Interface期刊上，并被選為封面論文進(jìn)行報(bào)道(ACS Appl.Mater.Interfaces,2019,11(16),pp 14997–15006.DOI:10.1021/acsami.9b02049)。
柔性觸覺傳感器為機(jī)器人提供感知外部力學(xué)環(huán)境的能力，是機(jī)器人實(shí)現(xiàn)智能化的必備條件。
石墨烯新材料的發(fā)展，為下一代高靈敏柔性觸覺技術(shù)的發(fā)展提供了新的解決路徑。重慶研究院微納中心一直致力于二維/三維石墨烯的可控制備技術(shù)及其應(yīng)用研究，前期發(fā)展了三維微納共形石墨烯直接生長(zhǎng)與柔性轉(zhuǎn)移技術(shù)(J.Mater.Chem.C,2015,3,12379~12384)，三維共形石墨烯薄膜不僅具有高導(dǎo)電性，而且表現(xiàn)出高力學(xué)可靠性，是柔性電極的理想材料。
近期，研究人員通過有限元仿真分析發(fā)現(xiàn)，微結(jié)構(gòu)化共形石墨烯電極更易獲得電容式力學(xué)傳感器中的極板間距和等效介電常數(shù)變化。通過對(duì)三維共形石墨烯電極的特征尺寸的可控構(gòu)筑，課題組實(shí)現(xiàn)了高靈敏(7.68kPa-1)、快響應(yīng)(30ms)、低檢測(cè)極限(1mgF)、低遲滯的柔性電容式觸覺傳感器，主要指標(biāo)已超越了人類觸覺感知水平。
該觸覺傳感器可以感知昆蟲爬行過程中產(chǎn)生的細(xì)微壓力變化，記錄其步態(tài)信息。
該傳感器也可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)脈搏波分析其脈象，或者通過力反饋輔助機(jī)械手實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的智能抓取。與傳統(tǒng)觸覺傳感器相比，該傳感器具有靈敏度高、快響應(yīng)、柔性、輕薄、可分布式貼附等特性，能夠更好地與機(jī)器人的異形曲面進(jìn)行貼合，賦予機(jī)器人以觸覺功能，從而極大拓展機(jī)器人的智能化和應(yīng)用領(lǐng)域。
上述工作得到科技部“863”計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院青促會(huì)會(huì)員項(xiàng)目、西部青年學(xué)者(A類)、重慶市自然科學(xué)基金等支持。
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