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重慶研究院在高靈敏石墨烯觸覺傳感領域取得重要進展
2019-06-05| 编辑:智能所微纳制造与系统集成研究中心 | 【

  近日,重慶研究院與新加坡國立大學合作,研制了三維微納共形石墨烯柔性力敏電極,並應用于高靈敏柔性壓容式觸覺傳感,相關內容以“Flexible, Tunable and Ultrasensitive Capacitive Pressure Sensor with Micro-Conformal Graphene Electrodes”爲題發表在《ACS Applied Materials & Interface》期刊上,並被選爲封面論文進行報道。ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11 (16), pp 14997–15006. DOI: 10.1021/acsami.9b02049. 

  柔性触觉传感器为机器人提供感知外部力学环境的能力,是机器人实现智能化的必备条件。石墨烯新材料的发展,为下一代高灵敏柔性触觉技术的发展提供了新的处理路径。中科院重慶研究院微纳中心一直致力于二维/三維石墨烯的可控制備技術及其應用研究,前期發展了三維微納共形石墨烯直接生長與柔性轉移技術(J. Mater. Chem. C, 2015, 3, 12379~12384),三維共形石墨烯薄膜不僅具有高導電性,而且表現出高力學可靠性,是柔性電極的理想材料。近期,中心研究人員通過有限元仿真分析發現,微結構化共形石墨烯電極更易獲得電容式力學傳感器中的極板間距和等效介電常數變化。通過對三維共形石墨烯電極的特征尺寸的可控構築,課題組實現了高靈敏(7.68kPa-1),快響應(30ms),低檢測極限(1mgF),低遲滯的柔性電容式觸覺傳感器,主要指標已超越了人類觸覺感知水平。 

  該觸覺傳感器可以感知昆蟲爬行過程中産生的細微壓力變化,記錄其步態信息。該傳感器也可以實時監測脈博波分析其脈象,或者通過力反饋輔助機械手實現對物體的智能抓取。與傳統觸覺傳感器相比,該傳感器具有靈敏度高、快響應、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行貼合,賦予機器人以觸覺功能,從而極大拓展機器人的智能化和應用領域。 

  上述工作得到科技部“863”计划、国家自然科学基金、中科院青促會会员项目、西部青年学者(A類)、重慶市自然科學基金等支持。 

高靈敏石墨烯柔性觸覺傳感器發表于ACS Applied Materials & Interface (Cover) 

 
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