這里，通過一種簡(jiǎn)便，無(wú)掩模，高效，環(huán)保的激光直接書寫技術(shù)，開發(fā)了一種柔性的高分辨摩擦電傳感器陣列（TSA），用于自供電的實(shí)時(shí)觸覺傳感。基于圖案化的激光誘導(dǎo)石墨烯（LIG）電極，通過上下排列的半圓形電極陣列之間的互補(bǔ)交點(diǎn)重疊處構(gòu)建了16×16像素化的TSA，分辨率為8 dpi。通過特別的圖案設(shè)計(jì)，降低了TSA的復(fù)雜性和數(shù)據(jù)通道的數(shù)量。同時(shí)，TSA平臺(tái)具有出色的耐用性和同步性，可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸摸的實(shí)時(shí)可視化，并跟蹤運(yùn)動(dòng)軌跡，此過程無(wú)需消耗任何功率。此外，基于LIG圖案化的摩擦納米發(fā)電機(jī)，構(gòu)建了一個(gè)智能無(wú)線控制HMI系統(tǒng)，它是由9位數(shù)字組成的陣列式觸摸屏，可用于無(wú)線控制個(gè)人電子設(shè)備。因此，自供電的TSA在主動(dòng)式實(shí)時(shí)觸覺感應(yīng)系統(tǒng)，無(wú)線控制HMI，安全性身份識(shí)別等領(lǐng)域中，均展示了巨大的應(yīng)用潛力。
Figure 1. 基于LIG的柔性高分辨率TSA的制作和原理圖。a）TSA制造過程的示意圖。b）光學(xué)照片。c）16×16像素化TSA的示意圖。d，e）導(dǎo)電LIG的SEM圖像，f）激光功率為6.3 W時(shí)，LIG的拉曼光譜。
Figure 2. TSA中一個(gè)傳感器單元的工作機(jī)制和輸出性能。a，b）TSA中一個(gè)傳感器單元的示意圖和工作機(jī)制。c）半徑為3.0 mm的上下LIG電極的輸出電壓。 d）隨著LIG電極半徑的增加，一個(gè)傳感器單元的輸出電壓。e）圖案化的LIG電極在不同彎曲角度下的電阻。f）在超過6000次的接觸分離接觸下進(jìn)行耐久性測(cè)試。
Figure 3. 基于圖案化LIG的TSA觸覺傳感和映射。 a）信號(hào)記錄系統(tǒng)的示意圖。 b）觸摸時(shí)多點(diǎn)觸摸模式和像素輸出電壓的示意圖。c）滑模示意圖和像素輸出電壓示意圖。d）用手指寫字母“ H”，“ E”，“ N”，“ U”的示意圖。e）輸出電壓強(qiáng)度的二維映射的俯視圖。
Figure 4. 基于LIG模式的TENG智能無(wú)線HMI系統(tǒng)。a）無(wú)線控制系統(tǒng)的示意圖。b）無(wú)線HMI系統(tǒng)的原理圖。c）數(shù)字觸摸屏中感應(yīng)單元的輸出峰值電壓。d）模擬摩擦電輸出信號(hào)。e）從（d）通過處理電路輸出的方波。f）由HMI系統(tǒng)點(diǎn)亮無(wú)線控制的LED燈。g）LED照明燈的放大照片。
該研究工作由河南大學(xué)Xin Wang 和東華大學(xué)Zhaoling Li課題組于2021年發(fā)表在Adv. Funct. Mater.期刊上。原文：Flexible High-Resolution Triboelectric Sensor Array Based on Patterned Laser-Induced Graphene for Self-Powered Real-Time Tactile Sensing。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)
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