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  柔性觸覺傳感器賦予電子皮膚諸如物體識(shí)別、刺激感知解耦及界面時(shí)空映射等功能。然而，現(xiàn)有的柔性觸覺傳感器與微電子、宏電子系統(tǒng)的工藝兼容性較差，難以對電子皮膚的性能和功能實(shí)現(xiàn)快速可控的調(diào)整。賦予柔性觸覺傳感器微加工兼容、模塊化等特征，是提升電子皮膚性能的重要手段。

圖1 四寸硅片上的柔性觸覺傳感模塊

  近期，北京大學(xué)未來技術(shù)學(xué)院韓夢迪助理教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種可定制的、微加工工藝兼容的微型三維應(yīng)變片（圖2B），結(jié)合平面溫度傳感模塊及柔性聚合物封裝(圖2I)，構(gòu)成了能檢測、解耦溫度、法向力、剪切力的柔性觸覺傳感模塊；將傳感模塊同各種柔性印刷電路板及商用傳感器集成，實(shí)現(xiàn)了高密度、大面積（圖3F）、可拉伸（圖3K）、功能可擴(kuò)展的觸覺感受電子皮膚。大面積的柔性電子皮膚能夠保形貼附于人體各處皮膚表面（圖4），實(shí)時(shí)測量皮膚界面受到的法向力和剪切力的空間分布情況，且不受位置、彎曲的影響，實(shí)現(xiàn)了皮膚界面壓力的無線測量、生物力學(xué)信號的連續(xù)監(jiān)測等功能。這項(xiàng)工作提供了一種同微電子、宏電子兼容的三維柔性觸覺傳感模塊的制備工藝和集成方案，實(shí)現(xiàn)了高分辨率或大面積的對溫度、法向力、剪切力的高性能感知，提升了電子皮膚的傳感性能和集成靈活性。該工作以“Three-dimensional micro strain gauges as flexible, modular tactile sensors for versatile integration with micro- and macro-electronics”為題發(fā)表在《Science Advances》上(Sci. Adv. 2024, 10,eadp6094)，文章的第一作者是北京大學(xué)博士研究生徐晨，王毅然為共同一作。該工作得到了國家自然科學(xué)基金(No. 62104009)、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(No. 2023YFB3208100)、北京大學(xué)新工科交叉專項(xiàng)和北京大學(xué)微納加工實(shí)驗(yàn)室校級平臺(tái)(Peking Nanofab)的支持。

圖2 基于微型三維應(yīng)變片的柔性觸覺傳感模塊

圖3 可定制的電子皮膚

圖4 電子皮膚對皮膚表面觸覺信息的空間映射

  原文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adp6094