科學(xué)家研究出了光熱觸摸的新型傳感器

林雪平大學(xué)(Linkoping University)有機(jī)電子實(shí)驗(yàn)室的研究人員受到天然皮膚行為的啟發(fā)，開發(fā)出一種適用于電子皮膚的傳感器。它可以測(cè)量體溫的變化，并對(duì)陽光和溫暖的觸感做出反應(yīng)。

機(jī)器人對(duì)觸摸做出反應(yīng)的假肢和健康監(jiān)測(cè)是全球科學(xué)家致力于開發(fā)電子皮膚的三個(gè)領(lǐng)域。他們希望這種皮膚具有彈性并具有某種形式的敏感性。林雪平大學(xué)有機(jī)電子實(shí)驗(yàn)室的研究人員現(xiàn)已通過結(jié)合多種物理現(xiàn)象和材料，采取措施實(shí)現(xiàn)這一系統(tǒng)。結(jié)果是傳感器類似于人體皮膚，可以感知溫度變化，溫度變化源于溫暖物體的觸摸，以及來自太陽輻射的熱量。

有機(jī)電子實(shí)驗(yàn)室有機(jī)光子學(xué)和納米光學(xué)小組的博士生Mina Shiran Chaharsoughi說：“我們受到大自然及其感應(yīng)熱和輻射的方法的啟發(fā)?！彼c同事一起開發(fā)了一種將熱釋電和熱電效應(yīng)與納米光學(xué)現(xiàn)象相結(jié)合的傳感器。當(dāng)熱電材料被加熱或冷卻時(shí)，在電熱材料中產(chǎn)生電壓。正是溫度的變化產(chǎn)生了一種迅速而強(qiáng)烈的信號(hào)，但這種信號(hào)幾乎同樣迅速衰減。

相反，在熱電材料中，當(dāng)材料具有一個(gè)冷側(cè)和一個(gè)熱側(cè)時(shí)產(chǎn)生電壓。這里的信號(hào)緩慢出現(xiàn)，在測(cè)量之前必須經(jīng)過一段時(shí)間。熱量可能來自溫暖的觸摸或來自太陽，所需要的只是一方比另一方更冷。

有機(jī)光子學(xué)和納米光學(xué)組織的領(lǐng)導(dǎo)人 Magnus Jonsson說：“我們希望享受兩全其美的優(yōu)勢(shì)，因此我們將熱電聚合物與之前項(xiàng)目中的熱電凝膠結(jié)合起來，由Dan Zhao，Simone Fabiano和有機(jī)電子實(shí)驗(yàn)室的其他同事開發(fā)。這種組合可以提供快速而強(qiáng)烈的信號(hào)，只要存在刺激就會(huì)持續(xù)。此外，事實(shí)證明，這兩種材料以增強(qiáng)信號(hào)的方式相互作用。新傳感器還使用另一種稱為等離子體的納米光學(xué)實(shí)體。

Jonsson解釋說：“當(dāng)光與金屬和銀等金屬納米顆粒相互作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生等離子體。入射光使粒子中的電子一致地振蕩，從而形成等離子體。這種現(xiàn)象為納米結(jié)構(gòu)提供了非凡的光學(xué)性能，如高散射和高吸收?！?/p>

在之前的工作中，他和他的同事已經(jīng)證明，已經(jīng)穿孔納米孔的金電極借助等離子體有效地吸收光。吸收的光隨后轉(zhuǎn)化為熱量，利用這樣的電極，具有納米孔的薄金膜，在面向太陽的一側(cè)，傳感器還可以將可見光快速轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的信號(hào)。

傳感器也是壓力敏感的。Jonsson說：“當(dāng)我們用手指按壓傳感器時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，但是當(dāng)我們用一塊塑料對(duì)它施加相同的壓力時(shí)就不會(huì)產(chǎn)生信號(hào)。它會(huì)對(duì)手的熱量做出反應(yīng)?！?/p>