研究資訊高靈敏石墨烯柔性壓容式觸覺傳感器超越人類觸覺

ACS Applied Materials & Interface期刊在2019年16期以封面論文報道了重慶綠色智能技術(shù)研究院與新加坡國立大學(xué)一項研究成果，以一種三維微納共形石墨烯柔性力敏電極制作了高靈敏柔性壓容式觸覺傳感器（Flexible，Tunable and Ultrasensitive Capacitive Pressure Sensor with Micro-Conformal Graphene Electrodes），主要指標(biāo)已超越了人類觸覺感知水平。

柔性觸覺傳感器為機器人提供感知外部力學(xué)環(huán)境的能力，是機器人實現(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。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。

重慶研究院微納中心前期發(fā)展了三維微納共形石墨烯直接生長與柔性轉(zhuǎn)移技術(shù)，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。研究人員通過對三維共形石墨烯電極的特征尺寸的可控構(gòu)筑，實現(xiàn)了高靈敏（7.68kPa）、快響應(yīng)（30ms）、低檢測極限（1mgF）、低遲滯的柔性電容式觸覺傳感器。

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。也可以實時監(jiān)測脈搏波分析其脈象，或者通過力反饋輔助機械手實現(xiàn)對物體的智能抓取。與傳統(tǒng)觸覺傳感器相比，該傳感器具有靈敏度高、響應(yīng)快、柔性、輕薄、可分布式貼附等特性，能夠更好地與機器人的異形曲面進(jìn)行貼合，賦予機器人觸覺功能，從而極大地拓展機器人的智能化和應(yīng)用領(lǐng)域。