研究人員開發出可變色離子皮膚
人體皮膚通?？梢詫τ|覺信號的強度與位置同時產生準確的感知。而模擬人體皮膚結構與功能的柔性電子皮膚，其對壓力位置的感知通常依賴于高密度傳感陣列的制備，包括后端數據處理以及顯示裝置的集成。
目前，在電子皮膚上實現壓力可視化的策略通常包括壓力驅動的發光與變色，這種方法可實現高空間分辨率，但像素化陣列設計對加工工藝有著較高要求，且像素點之間的串擾也會顯著降低光學對比度。
對此，深圳技術大學的研究人員提出了一種結合壓力傳感與原位非像素壓力顯示的新型離子皮膚，相關成果發表于《納米快報》。研究人員通過對電致變色器件中的離電界面進行圖案化，可以實現由壓力驅動的界面電荷傳輸，引起體系電容的變化并控制壓力施加位置器件的局域化變色行為，從而對壓力載荷的大小與分布進行表征。
這一體系不僅可以顯示靜態壓力分布，并且可以對動態壓力軌跡進行追蹤。其空間分辨率可達1毫米以下，顏色對比度達160納米。通過調控器件的電壓方向，可對顯示的壓力分布圖進行多次擦除以及重置。在電學傳感中，這一體系也可以在20千帕范圍內產生均勻的電容信號，壓力分辨率達2帕，響應時間達0.06秒。這種對壓力的電/光雙模響應可以在監測表皮信號中實現對皮膚形變大小與位置的同步監測，相對于傳統柔性壓力傳感器可以提供更加豐富的生理信息。
該研究提供了一種壓力傳感與顯示的全新策略，擺脫了傳統壓力顯示裝置對傳感陣列以及像素化顯示裝置加工的依賴。實現了高靈敏度、分辨率與對比度的電/光雙模壓力傳感，有望為基于電子皮膚的智能器件設計以及人機交互提供新的思路。
相關論文信息：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c04755
離子皮膚的對壓力大小的檢測與壓力分布的原位顯示示意圖 科研團隊供圖
