中科院柔性傳感器新突破：具有遠(yuǎn)程感知-多模態(tài)傳感功能的高靈敏電子皮膚

人類通過觸覺、視覺、聽覺、味覺和嗅覺等多種感官整合來全面感知世界。這種感官整合不僅幫助我們理解環(huán)境，還為應(yīng)對各種情境提供了關(guān)鍵信息。隨著技術(shù)的進(jìn)步，人形機(jī)器人和人機(jī)界面的發(fā)展突顯了擴(kuò)展人類感官功能的迫切需求。這一需求不僅局限于傳統(tǒng)五種感知，還可能引入超越這些感官的第六感:遠(yuǎn)程感知。遠(yuǎn)程感知作為認(rèn)知領(lǐng)域的一次重要突破，展現(xiàn)出在提升決策能力和環(huán)境互動方面的巨大潛力。通過突破傳統(tǒng)感官的局限，遠(yuǎn)程感知為人類感知與認(rèn)知開辟了全新可能性。然而，當(dāng)前的電子皮膚傳感器主要依賴物理接觸獲取信息，這在無直接交互的情況下表現(xiàn)出顯著不足，限制了人機(jī)交互（HMI）的能力。盡管已有關(guān)于非接觸或預(yù)接觸傳感技術(shù)的研究，但對遠(yuǎn)程感知技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展探討仍相對有限。為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，研究者們開始關(guān)注通過創(chuàng)新表面結(jié)構(gòu)設(shè)計、引入新型復(fù)合材料以及離子注入等手段來增強(qiáng)傳感器的非接觸感知能力。然而，介電層的電荷捕獲能力仍顯不足，影響了傳感器的整體靈敏度，使得在無直接接觸的情況下實(shí)現(xiàn)有效感知更加困難。另一方面，盡管依靠大數(shù)據(jù)的模擬建模技術(shù)能夠識別三維形狀，但現(xiàn)有電感受器的靈敏度仍無法同時識別物體的形狀和材料組成。因此，將材料科學(xué)、納米技術(shù)與深度學(xué)習(xí)算法的進(jìn)步融入傳感器設(shè)計中，對于提升觸覺和遠(yuǎn)程感知功能至關(guān)重要。提高電荷捕獲能力是推動遠(yuǎn)程感知技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵。遠(yuǎn)程感知作為一種新興技術(shù)，能夠在一定距離內(nèi)檢測并區(qū)分物體的形狀和材料組成，展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。