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記者3月13日從中國科學院新疆理化技術(shù)研究所（以下簡稱“新疆理化所”）獲悉，該所材料物理與化學研究室科研團隊與中國科學院重慶綠色智能技術(shù)研究院合作，在電阻型觸覺傳感器領(lǐng)域取得突破?？蒲袌F隊創(chuàng)新構(gòu)建了三維恢復(fù)力結(jié)構(gòu)，使得傳感器滯后系數(shù)顯著下降，為研發(fā)長期耐用性與高靈敏度的柔性傳感系統(tǒng)提供了技術(shù)指導(dǎo)。相關(guān)研究成果近期發(fā)表在國際期刊《復(fù)合材料 B 部分-工程》上。

據(jù)悉，電阻型觸覺傳感器通過檢測物體與傳感器之間的電學或機械變化，可實現(xiàn)對觸摸、壓力或形狀的感知，廣泛應(yīng)用于觸摸屏、機器人、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域，為人機交互和自動化系統(tǒng)提供了重要的信息輸入手段。

新疆理化所研究員趙鵬君介紹，盡管通過構(gòu)建保護層策略可提升傳感器的耐久性，但由此引發(fā)的層間相互作用會導(dǎo)致滯后性增加和穩(wěn)定性下降，嚴重影響其在醫(yī)療監(jiān)測等精密場景的應(yīng)用效能。如何在提升電阻型柔性應(yīng)變觸覺傳感器耐用性的同時，保持其高性能傳感性能？

科研團隊通過雙靜電紡絲納米纖維和噴涂碳納米管技術(shù)，將具有島橋微裂紋結(jié)構(gòu)的復(fù)合傳感材料嵌入雙靜電紡絲納米纖維薄膜，創(chuàng)新構(gòu)建了三維恢復(fù)力結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)通過梯度孔隙率調(diào)控和碳納米管噴涂工藝的協(xié)同作用，實現(xiàn)了微裂紋自愈合功能，使傳感器在50%應(yīng)變條件下仍保持24毫秒快速響應(yīng)，經(jīng)12000次循環(huán)測試后靈敏度系數(shù)穩(wěn)定維持在37.38，滯后系數(shù)（γ）低至3.568%。同時，在應(yīng)用驗證中，該傳感器成功實現(xiàn)對人體脈搏、呼吸等微弱生理信號的穩(wěn)定采集，并在機器人手部運動控制系統(tǒng)中展現(xiàn)出優(yōu)異的動態(tài)響應(yīng)特性。

趙鵬君認為，此項研究創(chuàng)新性地將材料級配復(fù)合與微結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計相結(jié)合，不僅解決了柔性電子器件工程應(yīng)用中的關(guān)鍵可靠性問題，更為可穿戴醫(yī)療設(shè)備、智能機器人等領(lǐng)域的傳感器設(shè)計提供了新的理論支撐。