人造智能皮肤能够模仿或增强人体皮肤功能的柔性功能元器件
发布时间：2021-08-12 14:06:04
文章来源：中国科学报
近日，中国科学院化学研究所研究员赵永生课题组首次提出了基于柔性有机微纳激光阵列实现人造光子皮肤的新思路。相关研究成果发表于《科学进
近日，中国科学院化学研究所研究员赵永生课题组首次提出了基于柔性有机微纳激光阵列实现人造光子皮肤的新思路。相关研究成果发表于《科学进展》。
人造智能皮肤是指能够模仿或增强人体皮肤功能的柔性功能元器件，在健康监测、人机交互、增强现实、义肢和仿生机器人等领域有重要应用。柔性电子学在人造智能皮肤设计方面已取得进展，而以光子作为信号载体的柔性光子学具有非侵入性、超灵敏性、无电磁干扰，以及并行处理等优点，有望进一步推进人造智能皮肤的发展。基于有机激光阵列的大规模柔性光子学传感网络的设计和构筑是实现人造光子皮肤的关键。
针对这一问题，研究人员发展出一种双层电子束直写技术，实现了全有机柔性微腔激光阵列的大规模制备，进而设计了基于耦合腔结构的光子学传感器网络，展示了其类皮肤的机械传感应用。科研人员利用该技术，在柔性聚合物衬底上大规模制备了三维支撑型有机微盘结构。该结构可以有效地抑制光场向衬底的泄露，赋予微盘腔强光学限域能力，并可以有效地抑制衬底应力对微盘腔光子学性能的干扰，赋予微盘腔优异的机械稳定性。基于支撑型微盘结构，该研究实现了低阈值高韧性的柔性微激光阵列，可用作高性能传感信号源。
研究人员进一步将微盘构筑成耦合微盘腔，实现了单模激光输出，显著地增强了传感信号的可辨识度与准确度。在此基础上，科研团队将一个悬浮微米线波导集成到耦合微腔上，构筑了对柔性衬底形变响应的传感单元，并用于人体运动探测。作为一种概念性的光子皮肤展示，研究团队将柔性耦合线—盘传感芯片贴附在人手模型上，实现了多种手势的识别。专家认为，这种新型柔性光子学芯片在人体感觉重构、人机交互和机器人自保护系统等领域具有广泛的应用前景。(柯讯)
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