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。圖片來源：Thor Balkhed

受自然皮膚行為的啟發(fā)，林雪平大學有機電子實驗室的研究人員開發(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。

機器人技術，對觸摸有反應的假體以及健康監(jiān)測是全球科學家致力于開發(fā)電子皮膚的三個領域。他們希望這種皮膚具有彈性并具有某種形式的敏感性。林雪平大學有機電子實驗室的研究人員現(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。

有機電子實驗室的有機光子學和納米光學小組的學生Mina Shiran Chaharsoughi說：“我們受到自然界及其感應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與納米光學現(xiàn)象結(jié)合在一起。

當熱電材料被加熱或冷卻時，會產(chǎn)生電壓。溫度的變化會發(fā)出快速而強烈的信號，但衰減的速度幾乎一樣快。

相反，在熱電材料中，當材料具有一個冷側(cè)和一個熱側(cè)時會產(chǎn)生電壓。此處的信號緩慢出現(xiàn)，必須經(jīng)過一段時間才能進行測量。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和有機電子實驗室的其他同事在之前的項目中開發(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烈的信號只要存在刺激就會持續(xù)下去”，有機光子學和納米光學小組的負責人馬格努斯·瓊森說。

此外，事實證明，兩種材料以增強信號的方式相互作用。

新的傳感器還使用了另一種稱為等離激元的納米光學實體。

“當光與金和銀等金屬的納米粒子相互作用時，就會產(chǎn)生等離子體。入射光會導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。

另外，傳感器還具有壓力感應功能。

Magnus Jonsson說：“當我們用手指按下傳感器時會出現(xiàn)信號，但是當我們用一塊塑料對其施加相同的壓力時卻不會出現(xiàn)。它會對手的熱量產(chǎn)生反應�！�

除了Mina Shiran Chaharsoughi和Magnus Jonsson之外，他們的同事Dan Zhao，Simone Fabiano和有機電子實驗室的Xavier Crispin教授也為這項研究做出了貢獻，其結(jié)果最近發(fā)表在科學雜志《先進功能材料》上。