东北师大汤庆鑫教授团队、梁中翥团队 AFM：一种新型超柔电子纹身传感器 - 助力视障人群清晰识别纸张上手写笔迹

2023-09-19 来源：高分子科技

拓展视障人群阅读能力，降低视障人群的学习、娱乐、交流障碍，对于提高他们的生活质量上具有重要意义。然而，现阶段，视障人士主要是通过有声读物、盲文方便阅读。电子书和盲文书的资源匮乏，尤其是专业书籍的资源匮乏，使得视障人士的阅读受到了众多的限制。

近期，东北师范大学汤庆鑫教授团队、梁中翥团队合作开发了一种新型超柔电子纹身传感器，具有清晰识别纸张上的毛笔和铅笔笔迹的惊人能力（图1，图2）。这种传感器具有轻薄的特点，可以贴合在人体皮肤上，并随着人体皮肤的形变而形变，并依旧保持其功能性。这种器件制备只需要在有机半导体上简单地沉积电极就可以实现。其基本原理是利用了导体对于电容边缘电场的干扰效应、绝缘材料容易带电从而对于柔性有机半导体的类栅压作用，来实现对纸、墨、铅笔石墨的识别。他们将两种机理集成到单一器件中，同时检测电极之间的电容值和电流值，仅基于单个电子纹身装置就实现了对导体和绝缘体的区分识别（图2a），大大提高了器件集成度。并且基于两种原理的集成器件也能够大大提高响应灵敏度，有利于获得更精准的探测。除此之外，接近距离对响应幅度的影响很大。基于这一响应特性，传感器还可以识别出接近物体的三维形状（图3）。这些结果为实现材料类别识别开辟了新的途径，为帮助视障人士有效地重新融入社会提供了一种人性化的方式，拓宽了接近传感器的应用领域。该工作以“Handwriting Character Recognition Based on Conductor/Insulator Identifiable E-Tattoo Proximity Sensorsfor Blinds”为题发表在《Advanced Functional Materials》上（Adv. Funct. Mater.2023, 2306704）。文章第一作者是东北师范大学硕士刘伽仪。该研究得到国家自然科学基金委、科技部、教育部的支持。

图1 传感器工作原理和对毛笔、铅笔字符的检测。

图2（a,b）传感器对纸张、墨水痕迹和铅笔痕迹的垂直接近响应和平移接近响应；（c）传感器阵列对毛笔和铅笔字符的电流电容响应映射。

图3传感器阵列识别物体三维形状。

该工作是课题组近期关于柔性可贴合接近传感器研究的最新进展之一。常见的接近传感器检测材料的局限性，以及硬质衬底的使用，往往使接近传感器的应用受限。为此团队制备了基于电容和场效应原理的接近传感器，可检测日常生活中因不经意带电的绝缘物体以及导体（ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 55083；ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13, 49085； ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 2785.）。在过去十年中汤庆鑫教授团队一直致力于超柔电子器件研究（Mater. Today Phys.2023. 36. 101157；Adv. Funct. Mater. 2022, 32, 2206765；Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2007894；Adv. Funct. Mater. 2020, 30(51), 2006271），发现了有机器件电流对于绝缘材料灵敏探测的特性，并开发了基于有机场效应机理的类皮肤接近传感器（Adv. Mater. Interfaces 2020, 7, 2000306）。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202306704

版权与免责声明：中国聚合物网原创文章。刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：info@polymer.cn，并请注明出处。

（责任编辑：xu）

【大中小】【打印】【关闭】

诚邀关注高分子科技

更多>>最新资讯

更多>>科教新闻