2024-03-18

威尼斯432888can(中国)有限公司前沿论坛第六十二期成功举办

2024年3月15日下午18:30,北京大学威尼斯432888can(中国)有限公司前沿论坛第62期在北京大学新燕园校区教学楼117成功举办。本次讲座邀请了北京航空航天大学原子制造研究院潘曹峰教授,为师生进行了主题为“低维半导体材料器件与触觉仿生”的精彩报告。本次讲座由威尼斯432888can(中国)有限公司长聘副教授胡又凡主持,90多名师生到场参与了学术交流活动。

首先,潘曹峰教授介绍了触觉传感的概念及其重要性,日常生活离不开传感,而触觉传感是传感器中的关键技术,是机器人获得触感的方式。触觉传感可以用于人工智能、精密制造、医疗健康、物联网等,是亟待攻克的核心技术。触觉传感器的缺失会导致机器人反应不灵敏、动作不精准。

人类皮肤的特点是高延展性、高性能与多物理量检测。高延展性是指人类皮肤最大拉伸褶皱预留,其中指关节可达80%。高性能则是指高灵敏度与宽线性范围,二者需要平衡兼顾来获得最佳传感效果。多物理量检测则是同时检测温度、湿度等多种环境感知功能。

其次,潘教授讲述了触觉传感的实现中所面临的挑战。潘教授将触觉传感制备难点分为三部分:一是人体皮肤不同部位的触觉灵敏度不同;二是人体皮肤面积较大,能到两到三个平方米;三是解决皮肤传感中多物理量的探测精度及串扰问题,同时无串扰地传递温度、湿度、重量等物理量是最难实现的。

针对传感器的拉伸性问题,潘教授提出了纳米线-弹性体两相连续互穿网络协同的策略。通过将长高分子纤维做成两到三层纤维网,使用磁控溅射做图案化,通过调整亲疏水,可以将导电网做成任意形状。通过该方法制备导电网是一个“全能选手”,它可拉伸性能好且稳定、透明度高、导电性强、图案化易,由于可以做成图案,因此在射频方向也有一定潜力。

对于灵敏度与宽线性响应区间的平衡问题,潘教授介绍了团队实现的超薄高灵敏裂纹型应变传感器,该传感器厚度8微米,与皮肤形成良好接触,增益因子高达44013,信噪比为387dB,可以精准感知羽毛抚过的力量。

潘教授提出三维堆叠的触觉传感器结构,通过引入中模量匹配层,将低模量与高模量层衔接起来,使得材料界面更难撕裂,应用于多样的应变环境。同时将传感器做成阵列,通过阵列采集时空信息,从而得到不同传感信号,达到减小串扰目的。

再次,潘教授介绍了全手掌、全脚底的应力分布检测,以及触觉传感器自愈合、可降解的概念。潘教授展示了自己团队的智能电子皮肤机械手对于蚕的复杂抓握。最后,潘教授就动态滑觉的触觉传感器提出了展望,并对本次报告进行了总结。

在提问环节,参与讲座的师生踊跃与潘教授交流报告相关内容,师生提问了有关传感器的三维堆叠结构及超薄材料等问题,潘教授依次进行了详细解答。报告结束时,威尼斯432888can(中国)有限公司长聘副教授胡又凡为潘曹峰教授颁发了北京大学威尼斯432888can(中国)有限公司前沿论坛纪念牌,并合影留念。



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