南方科技大学郭传飞教授研发出仿荷叶结构的柔性触觉传感器

对触觉信息的需求催生了传感技术。柔性触觉传感器是一种将触觉信号转换成电信号的电子装置。在可穿戴电子设备、健康监测、运动监测、软机器人、人机交互、人工智能等领域有着巨大的应用前景。科学家已经证明，微结构可以有效提高柔性电容式触觉传感器的性能。例如，微金字塔结构已经用于制备超灵敏柔性触觉传感器。然而，这些微结构通常采用传统的光刻和化学刻蚀方法制备，其制备过程复杂、耗时且昂贵。制备低成本、简单、高性能的柔性触觉传感器是一个巨大的挑战。

南科大材料科学与工程系郭传飞教授课题组采用仿生模板法制备了一种低成本的电容式柔性触觉传感器。以荷叶为模板，将具有荷叶微塔结构的聚二甲基硅氧烷(PDMS)复制为柔性基底。下电极采用荷叶微塔结构的PDMS薄膜，喷涂超细银纳米线，具有良好的一致性和导电性。喷涂银纳米线的透明聚酰亚胺薄膜作为上电极，聚酰亚胺本身作为介质层，构成电容式传感器。该装置灵敏度高(1.2 kPa 1)，响应速度快(36 ms，相当于人皮肤的响应速度)，稳定性好(可重复测试10万次以上不疲劳)。有限元模拟分析表明，高深宽比、低密度的荷叶状微结构对器件性能有重要的增益效应。