該傳感器可以測量體溫的變化，并對日光和溫暖的觸摸做出反應(yīng)。圖片來源：Thor Balkhed

受自然皮膚行為的啟發(fā)，林雪平大學(xué)有機(jī)電子實(shí)驗(yàn)室的研究人員開發(fā)了一種適用于電子皮膚的傳感器。它可以測量體溫的變化，并對日光和溫暖的觸摸做出反應(yīng)。

機(jī)器人技術(shù)，對觸摸有反應(yīng)的假體以及健康監(jiān)測是全球科學(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)在已經(jīng)通過結(jié)合多種物理現(xiàn)象和材料，朝著這種系統(tǒng)邁出了一步。結(jié)果是，類似于人類皮膚的傳感器可以感知溫度變化，該溫度變化是由溫暖物體的觸摸以及太陽輻射產(chǎn)生的熱量引起的。

有機(jī)電子實(shí)驗(yàn)室的有機(jī)光子學(xué)和納米光學(xué)小組的學(xué)生Mina Shiran Chaharsoughi說：“我們受到自然界及其感應(yīng)熱量和輻射的方法的啟發(fā)�！�

她與同事一起開發(fā)了一種傳感器，該傳感器將熱電和熱電效應(yīng)與納米光學(xué)現(xiàn)象結(jié)合在一起。

當(dāng)熱電材料被加熱或冷卻時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電壓。溫度的變化會(huì)發(fā)出快速而強(qiáng)烈的信號(hào)，但衰減的速度幾乎一樣快。

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)會(huì)產(chǎn)生電壓。此處的信號(hào)緩慢出現(xiàn)，必須經(jīng)過一段時(shí)間才能進(jìn)行測量。熱量可能來自溫暖的接觸或陽光。所需要的只是一側(cè)比另一側(cè)更冷。

“我們想享受兩全其美的優(yōu)勢，因此，我們將Dan Zhao，Simone Fabiano和有機(jī)電子實(shí)驗(yàn)室的其他同事在之前的項(xiàng)目中開發(fā)的熱電聚合物與熱電凝膠相結(jié)合。這種結(jié)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)下去”，有機(jī)光子學(xué)和納米光學(xué)小組的負(fù)責(zé)人馬格努斯·瓊森說。

此外，事實(shí)證明，兩種材料以增強(qiáng)信號(hào)的方式相互作用。

新的傳感器還使用了另一種稱為等離激元的納米光學(xué)實(shí)體。

“當(dāng)光與金和銀等金屬的納米粒子相互作用時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生等離子體。入射光會(huì)導(dǎo)致粒子中的電子一致振蕩，從而形成等離激元。這種現(xiàn)象為納米結(jié)構(gòu)提供了非凡的光學(xué)特性，例如高散射和高吸收率”，Magnus Jonsson解釋說。

在以前的工作中，他和他的同事們已經(jīng)證明，已在納米孔上打孔的金電極借助等離激元可有效吸收光。吸收的光隨后被轉(zhuǎn)換為熱量。有了這樣的電極，在面對太陽的一側(cè)，納米孔的金薄膜就可以使傳感器迅速將可見光轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的信號(hào)。

另外，傳感器還具有壓力感應(yīng)功能。

Magnus Jonsson說：“當(dāng)我們用手指按下傳感器時(shí)會(huì)出現(xiàn)信號(hào)，但是當(dāng)我們用一塊塑料對其施加相同的壓力時(shí)卻不會(huì)出現(xiàn)。它會(huì)對手的熱量產(chǎn)生反應(yīng)。”

除了Mina Shiran Chaharsoughi和Magnus Jonsson之外，他們的同事Dan Zhao，Simone Fabiano和有機(jī)電子實(shí)驗(yàn)室的Xavier Crispin教授也為這項(xiàng)研究做出了貢獻(xiàn)，其結(jié)果最近發(fā)表在科學(xué)雜志《先進(jìn)功能材料》上。