

日本 Someya-Sekitani 实验室的研究人员开发了一种触觉传感器,它可以弯曲、扭曲、揉皱、浸入液体、拉伸等等——而且它们比羽毛还轻。触觉传感器可以感知触摸、力或压力——想想你的汽车在你踩下刹车时做出的反应,或者(一个更复杂的版本)你的触摸屏手机——但大多数现有传感器都是基于硅的,因此很笨重。这项最新创新有望带来更好、更便宜的医疗器械和新的健康监测系统。研究人员表示,它最终还能推动消费电子产品、显示器和机器人技术的发展。
该论文发表在 Nature 上,研究人员来自东京大学、约翰内斯·开普勒大学和德克萨斯大学达拉斯分校。他们的触觉传感器由有机晶体管制成,使用碳基半导体以及氧化铝和自组装单分子层电介质。东京大学的项目研究员 Jonathan Reeder 解释说,电镀氧化铝电介质,其厚度仅不到 20 纳米,是实现整个传感器如此薄的主要成就之一。
这些晶体管沉积在一种表面非常粗糙的特殊箔上。这种箔的厚度比保鲜膜薄五倍,而且更具柔韧性:其粗糙的纹理使电路能够牢固地固定在“纳米化的沟槽和山谷”中,Reeder 说,并使产品能够附着在几乎任何表面上。

许多研究人员专注于柔性电子产品,但研究人员表示,来自 Someya-Sekitani 实验室的电子产品是迄今为止最薄、最柔韧的电路。(他们恰当地将这项工作昵称为“不可察觉的电子产品”。)这些传感器几乎可以适应任何三维形状。研究团队表示,它们还具有弹性:传感器在高达 170 摄氏度下仍能正常工作(尽管超过 100 摄氏度后效率会逐渐下降);它们在浸入盐溶液中时几乎不受影响;并且可以将其揉皱、展平,甚至放在橡胶上拉伸——所有这些都不会对性能产生显著影响。
研究人员设想了多种潜在应用。在医疗环境中,你可以将传感器放在皮肤上监测体温和心率等生命体征。最终,你甚至可以将它们放在身体内部的肌肉或器官上,用于监测或电刺激(例如,刺激心脏的肌肉)。在技术方面,Reeder 表示最有前景的应用是可穿戴电子产品。让我们暂时发挥想象:在袖子上有一个用于手机或音乐播放器的不可察觉的触摸控制面板,那该有多酷?

本报道于 2013 年 7 月 28 日更新,以确保解释传感器薄度的确切技术细节清晰准确,并反映 Reeder 目前在东京大学的任职情况。