高性能柔性觸覺傳感器在人機交互領域受到廣泛關注。然而，在寬負載范圍內高效制造具有高靈敏度響應的傳感器仍然是一個挑戰。在這里，本研究提出了一種一步激光寫入路線，以構建獨特的多層壓阻結構，由摻雜銅納米顆粒的石墨烯突起和周圍的多孔銅片組成。這種多層結構使組裝的觸覺傳感器在低壓（0-200 kPa時1468 kPa
- 1）和高壓（600-800 kPa時1345 kPa
- 1）刺激下都能表現出卓越的靈敏度。并對其增強壓阻傳感的機理進行了研究。可編程激光書寫過程促進了識別諸如滑動、點擊和按壓等多維手勢的人機交互設備的開發。這一進步有助于促進高性能交互式傳感技術的發展。
圖1. LICG傳感器的制備與表征。(a)制作過程的圖示。（b-d）復合結構的SEM圖像顯示表面突出和間隙。(e)多尺度結構示意圖。（f, g） Cu和C分布的XRD圖和EDS圖。(h) CPI和Cu/LIG突出的拉曼光譜。(i)與所建議的傳感器在0至1200千帕壓力下的電流信號。
圖2. 傳感機理及傳感層參數優化。(a)擬議結構的感應機制模型。(b)光學顯微鏡下表面結構圖（比例尺：200 μm）。（c, d）不同情況下的分布和相對Cu含量。（e、f） 0 ~ 800kpa壓力范圍內不同情況下的電流信號及靈敏度。(g)不同情況下的電流與壓力擬合結果。
圖3. LICG傳感器的傳感特性。(a)不同權重下的傳感器電流-電壓曲線。(b)傳感器在不同頻率下的電流響應。(c)不同重量（0 - 200g）下的傳感器電流響應以及200g下的響應和恢復時間。(d)三個重復負載下不同重量下的電流響應。(e)演示與感應稱重紙樣品有關的檢測極限（1.18 Pa）。(f)超過10,000個周期的傳感器重復性測試。(g)本研究中傳感器與傳統復合結構和基于LIG微結構的傳感器性能的雷達制圖。
圖4. 生理信號監測傳感器。(a)用于保健監測的重要生理信號。檢測(b)手指脈搏，(c)呼吸頻率，(d)吞咽，(e)手指彎曲，(f)閱讀，(g)肘部運動，(h)走、跑、跳三種不同的運動狀態。
圖5. 用于人機交互應用的傳感器陣列。(a)傳感器陣列的圖像和爆炸視圖表示。(b)“飛機戰爭”系統的示意圖。(c)游戲傳感器控制流程圖。（d-f）不同觸摸模式對應的傳感器陣列電流響應。(g)傳感器陣列對上位機顯示的不同觸摸方式的響應。
相關研究成果由蘇州大學
Xingwen Zhou、
Hao Shen和Liguo Chen課題組2024年發表在
ACS Applied Materials & Interfaces (鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.4c15827)上。原文：
Multilevel Cu-LIG Tactile Sensing Arrays for 3D Touch Human–Machine Interaction
轉自《石墨烯研究》公眾號
