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  目前柔性和可拉伸傳感設(shè)備取得了巨大進(jìn)步，已經(jīng)逐漸從單傳感器件發(fā)展到集成傳感系統(tǒng)。為了讓柔性可拉伸傳感集成擁有高敏感性能的同時(shí)又要保證好的長期監(jiān)測穩(wěn)定性是目前研究的挑戰(zhàn)。近日，來自中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所的王麗麗研究員與吉林大學(xué)的韓煒教授合作報(bào)道了一種超穩(wěn)定可拉伸傳感集成智能系統(tǒng)。該工作主要以MXene-gel應(yīng)變傳感器為核心，結(jié)合系統(tǒng)集成和機(jī)器學(xué)習(xí)構(gòu)建可穿戴手語-漢字轉(zhuǎn)換智能手套，該傳感系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)手勢變化穩(wěn)定監(jiān)控和數(shù)字語言的穩(wěn)定識別。

圖1 （a）MXene-gel可拉伸光學(xué)圖片。（b-c）MXene-gel分子鍵合結(jié)構(gòu)示意圖與理論計(jì)算。（d）可拉伸傳感集成智能手套轉(zhuǎn)換系統(tǒng)示意圖。（e）可拉伸智能手套光學(xué)圖片。（f-g）不同的手語被轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的漢字的示意圖與數(shù)據(jù)圖。（h）字符識別分類矩陣。（i）識別準(zhǔn)確度。

  MXene-gel可拉伸傳感器在0%-300%的大應(yīng)變范圍內(nèi)都具有良好的應(yīng)變特性，且呈階梯狀遞增，最高靈敏度高達(dá)0.98。同時(shí)還表現(xiàn)出快速的響應(yīng)回復(fù)特性（49 ms和66 ms）。對手指運(yùn)動的實(shí)時(shí)監(jiān)測為后續(xù)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，長期穩(wěn)定的性能為實(shí)際應(yīng)用提供了一定的借鑒。最后為充分利用制備的MXene-gel拉伸傳感器優(yōu)異的傳感性能和穩(wěn)定性，結(jié)合系統(tǒng)集成和機(jī)器學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)了一種可穿戴的手語-漢字轉(zhuǎn)換裝置。該系統(tǒng)可以可以實(shí)現(xiàn)手語轉(zhuǎn)換和漢字顯示。前者包括基于MXene-gel的應(yīng)變傳感器組成的手語采集和藍(lán)牙傳輸系統(tǒng)。手部運(yùn)動由傳感器陣列轉(zhuǎn)換為電信號，隨后使用藍(lán)牙傳輸電路傳輸?shù)綕h字顯示系統(tǒng)。并且經(jīng)過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練和更新，可穿戴轉(zhuǎn)換系統(tǒng)成功識別了各種手語，這也有望成為促進(jìn)聽障人士與普通人群之間的日常生活交流的便攜設(shè)備。

  該工作以“MXene-Induced Flexible, Water-Retention,Semi-Interpenetrating Network Hydrogel for Ultra-StableStrain Sensors with Real-Time Gesture Recognition”為題發(fā)表在《Advanced Science》（Adv. Sci. 2023, 2303922，DOI: 10.1002/advs.202303922）上。文章共同第一作者是哈爾濱工程大學(xué)青島創(chuàng)新發(fā)展基地趙連家講師（原吉林大學(xué)博士）和中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所的徐浩博士后。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/advs.202303922