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ACS Nano:北京大学成功研制出能够自供电的高分辨率智能皮肤

 

近日,在北京大学张海霞教授的带领下,研究人员成功研制出具有高分辨率的智能皮肤。作者利用具有微结构的聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜作为表层,银纳米线(AgNW)为电极,聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜为底层,制备出了透明、柔韧、轻薄的智能皮肤,而它最大的亮点是实现了自我供电,工作时本身不需额外的供电设备,从而避免了原本轻薄的智能皮肤却被必需的笨重电池所束缚的尴尬。

摩擦起电,无时无刻到处都在发生着。而作者正是根据摩擦起电和静电感应原理,制备了能够自供电的智能皮肤。目前大多数智能皮肤都采用数字信号,往往需要设法增加像素单元来提高其分辨率,这样不仅提高了成本也增加了能耗。而作者研制的智能皮肤采用模拟信号,一片二维的智能皮肤只需要4个电极便可,其外接端子大大减少,同时可在微弱电能下正常工作。这样,利用物体与智能皮肤接触时的摩擦产生的微弱电荷,来实现自我供电就变得可能了。

这种模拟智能皮肤能够精确定位施力点,平均精度达到1.9毫米,甚至能够感知到仅有0.16克的蜜蜂等昆虫的扰动。这种智能皮肤在人工智能、仿生、机器人领域有很大的应用潜力。

文献导读

摘要:智能皮肤技术大大推动了人工智能的空前发展。提高智能皮肤的分辨率和维持或降低其能耗对机器人提高知觉灵敏性和增加续航时间十分关键。我们主要利用了单电极摩擦起电效应和二维静电感应原理,制备了一种能够自供电的模拟信号智能皮肤,能够感知与之接触物体的位置和速度。这种二维的模拟智能皮肤,采用模拟信号定位方式,分辨率能够达到1.9毫米;其灵敏度也很高,甚至能够捕捉到到蜜蜂的扰动。二维智能皮肤仅仅使用四个外接端子,显著降低了智能皮肤使用的端子数;同时,它利用摩擦起电进行自供电不需要额外的供电设备,完美解决了智能皮肤电池和连接导线的问题。这种透明、柔韧和高灵敏度的智能皮肤由聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜和银纳米线(AgNW)电极等材料复合而成。

文献图解:

图1模拟信号智能皮肤的结构

a,模拟智能皮肤的结构示意图

鲁公网安备 37060202000235号

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