厦大陈忠/廖新勤团队：高度弯曲不敏感的防水触摸界面，用于人机共形集成交互

内容简介

厦门大学电子科学与技术学院陈忠/廖新勤团队联合新加坡南洋理工大学Yuanjin Zheng教授、北京科技大学廖庆亮教授等提出并证明了一种高度弯曲不敏感、无像素化和防水的触摸界面(bending-insensitive, unpixelated, and waterproof，BUW触摸界面)，以实现人机集成共形、柔性可穿戴且准确的交互。BUW触摸界面模仿生物触觉感受系统中机械感受器的结构和功能，将触觉信息转化为机械敏感信号进行分化和识别。通过引入可寻址电接触结构，在无需大规模集成传感像素的情况下精确识别触摸位置。采用层次化设计组装，触觉界面以甲基纤维素和碳纳米管混合物作为信号转换、识别、传输的内部功能材料，以超薄高分子膜作为外部衬底。这种设计的BUW触摸界面具备防水性能及整体柔软性。在人手上进行共形整合验证时，BUW触摸界面展示了弯曲不敏感特性，允许自由地进行虚拟现实中的编钟敲击等操作。此外，无像素化结构设计策略有助于实现高精度触摸感知能力，支持任意编程功能指令。该设计结构具有可扩展性与通用性，BUW触摸界面可以针对元空间多样交互控制而构建出具有不同形状特殊结构。因此，BUW触摸界面创新地模拟复杂生物触摸感知系统，并呈现出高度弯曲不敏感和防水特性，可以广泛应用于共形集成人机交互电子领域。

图文导读

I BUW触摸界面的工作原理与设计

生物触觉传感系统和使用BUW触摸界面的人工触觉传感系统如图1所示。图1a为生物触觉感觉系统通过使用不同类型的皮肤受体将外部机械刺激转化为受体电位来检测外部机械刺激。图1b为一个利用BUW触摸界面、信号传输和处理系统模拟人类触觉识别的人工触摸传感系统。图1c为BUW触摸界面的可寻址电接触结构。图1d为BUW触摸界面在弯曲状态下的图片。图1e为BUW触摸界面中的感知材料层的FESEM图像。