手的感觉感受器在接受到外界刺激时,会将不同形式的物理刺激转化为信息编码,进而通过感觉神经细胞与外界环境进行交互。近年来,针对仿生机器人、工业机器人和假体使用者设计出大量电子皮肤传感器。然而,设计出具有优异力学性能、高导电性和易于集成的无源手部传感阵列仍然面临一系列挑战。
近期,太原理工大学电子信息与光学工程学院张虎林教授团队设计了一种集成热电凝胶阵列的可穿戴触觉手套,在深度学习帮助下进行手语/物体识别。利用溶剂交换和盐析效应成功制备出具有高强度、韧性和离子导电性的热电水凝胶。该团队首先将PVA粉末和DMSO经过高温搅拌形成前驱体溶液(DMSO破坏PVA链间的氢键)。然后,在室温下,溶液凝胶化,并将凝胶浸泡在含有[Fe(CN)6]4-/3-的水溶液中制备热电凝胶。该凝胶具有很高的拉伸强度(3.8 MPa)和韧性(7.5 MJ m-3),离子电导率为1.84 S m-1。此外,热电凝胶还具有出色的粘附性,能够牢固地粘附在碳纤维上,粘附强度可达14.8 kPa,从而保持在柔性/可穿戴设备上的粘接界面。
图 5物体识别交互
作者简介:张虎林,太原理工大学教授、博士生导师、学术委员会委员,山西省青年拔尖人才、三晋英才-拔尖骨干人才,山西省青年科技工作者协会理事、中国青年科技工作者协会理事、四川省杰出青年基金获得者。2012-2014年赴美国佐治亚理工学院联合培养,2014年博士毕业于重庆大学并被电子科技大学直聘为副教授。2017年在香港理工大学访学1年,并于年底受聘为太原理工大学教授。研究方向为无源智能传感,已在Adv. Mater.、Nano Lett.、ACS Nano、Adv. Funct. Mater.、Nano Energy等国际一流学术刊物上发表SCI论文100余篇,其中第一/通讯作者53篇(22篇IF>10),论文被引用7500余次,h因子为42,申请美国专利4项、中国专利9项(已授权5项),所做的工作曾被CNN、BBC、NanoWerk、科学网、科技日报、中国科学报、太原日报等报道,研究成果获评2023年MINE优秀青年科学家、JMCC Emerging Investigators-2022、2020年山西省科技功勋、2019年山西省自然科学二等奖(排名第1)。主持国家自然科学基金、山西省自然科学基金、山西省科技合作与交流专项、四川省杰出青年基金、国家重点研发计划子课题等,另参与多项课题。
原文链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.150816
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