《ACS Appl. Mater. Interfaces》：基于蝉翼仿生微结构的高灵敏度触觉传感器

Cicada-Wing-Inspired Highly Sensitive Tactile Sensors Based on Elastic Carbon Foam with Nanotextured Surfaces

Kangqi Chang, Zhenzhong Wu, Jian Meng, Minhao Guo, Xiu-Ping Yan, Hai-Long Qian, Piming Ma, Jianhua Zhao, Fangneng Wang, Yunpeng Huang*, Tianxi Liu*

ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, DOI: 10.1021/acsami.2c22204

可穿戴触觉传感器在实现人体皮肤和智能电子器件的无缝集成方面发挥着关键作用，因而在医疗器械和人工智能领域备受关注。近年来，基于各种导电材料、纳微结构和传感机制的高柔性、可穿戴触觉传感器成为研究热点。其中，多孔碳泡沫因其低成本、优良导电性和力学性能成为压阻型触觉传感器的理想材料。然而，要同时获得宽工作范围和高灵敏度仍然是一个巨大的挑战。

近期，本课题组开发了一种基于蝉翼仿生微结构的高灵敏触觉传感器。该工作首先使用直接碳化的方式制备优异导电性和高回弹性的碳泡沫（ECF），利用原位聚合法在三维碳骨架上负载导电聚苯胺（PANI）活性材料，通过详细调控聚合工艺，成功地实现了仿蝉翼微结构的PANI纳米针阵列的均匀负载。得益于碳泡沫骨架提供的贯通三维导电网络，以及竖立状PANI纳米针在微小形变下的快速电阻响应，所制备的PANI/ECF用作柔性触觉传感器时显示出高灵敏度（33.52 kPa^-1），宽工作范围（0-60 kPa），低检测限（4.66 Pa），快速响应和回复性能（97 ms/111 ms），以及长效稳定性（2500次）。此外，以PANI/ECF组装的可穿戴传感器还可以实时检测人体脉搏、关节等运动，以及无线识别多种手势，显示其在可穿戴健康监测器件和人机界面中的应用潜力。

本论文第一作者为化工学院博士研究生昌康琪，通讯作者为黄云鹏副教授和刘天西教授。

论文连接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c22204

蝉翼仿生微结构的形貌及触觉传感应用