用于高分辨率压力映射和视觉力反馈的局部发光电子皮肤

摘要

能够模拟人类直观触觉感知并具备视觉反馈功能的电子皮肤（e-skins）对于下一代可穿戴设备、机器人技术以及生物医学应用至关重要。然而，现有的可视化压力映射系统要么需要密集的像素阵列，这会增加设备的体积、复杂性并导致信号串扰；要么依赖于刚性或半刚性的结构，无法适应动态变化的弯曲或柔软表面。在这里，我们介绍了一种用于高分辨率可视化压力映射的柔软机械电致发光电子皮肤。该电子皮肤能够在弯曲且具有柔韧性的基底上实现定量压力感知。它采用超薄、完全柔软的微结构设计，利用局部应变变形以及设备内部固有的力-电-光耦合机制，在无需离散传感像素的情况下实现高保真的压力映射。其空间分辨率为30微米（847 dpi），发光灵敏度高达1.12 cd·m⁻²·kPa⁻¹。这种电子皮肤能够实时映射压力分布，并识别指纹等细微的触觉特征。当与足底传感器或腹腔镜工具结合使用时，还可以提供视觉力反馈，从而分别提升步态分析和手术训练的效果。这种方法为智能触觉接口提供了一个柔软、紧凑且多模式的应用平台。