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首个集成磁性传感器和有机电路的柔性电子产品

人体皮肤是一种引人入胜的多功能器官,其独特的特性源于其柔韧性和顺应性。它能够通过与神经系统互连的众多受体与外部物理环境进行交互。长期以来,科学家一直试图将这些功能转移到人造皮肤上,用于机器人应用。

机器人系统在很大程度上依赖于电子和磁场感应功能,这些功能是空间定位和定位所必需的。许多研究致力于以灵活、兼容的形式实现这些功能。近年来,柔性传感器和有机电子技术的发展为实现这一目标提供了重要的前提。这些设备可以在柔软和有弹性的表面上工作,而传感器感知各种物理特性并通过读出电路传输它们。

为了紧密地复制自然皮肤,需要连接大量的单个传感器。这一具有挑战性的任务成为实现电子皮肤的主要障碍。第一个演示是基于一个单独处理的单个传感器阵列,这不可避免地导致了大量的电子连接。为了减少必要的布线,必须开发重要的技术,即复杂的电子电路、电流源和开关必须与单独的磁传感器结合起来,以实现完全集成的设备。

来自德累斯顿莱布尼茨和大阪的研究人员最近在《科学进展》杂志上发表了一篇文章,介绍了一种开创性的有源矩阵磁传感器系统。传感器系统由一个2×4的磁性传感器阵列、一个控制传感器矩阵所需的有机自举移位寄存器和有机信号放大器组成。所有的电子元件都基于有机薄膜晶体管,并集成在一个单一的平台上。

研究表明,该系统具有较高的磁灵敏度,能够实时获取二维磁场分布。它也非常强大的机械变形,如弯曲,压痕或扭结。除了完全的系统集成,有机引导移位寄存器的使用是一个非常重要的发展步骤,主动矩阵电子皮肤的机器人和可穿戴应用。

德累斯顿莱布尼茨固体与材料研究所主任奥利弗施密特教授说:“我们的第一个集成磁性功能证明薄膜柔性磁性传感器可以集成在复杂的有机电路中。这些设备的超顺应性和灵活性是现代和未来的应用,如软机器人、植入物和假肢不可或缺的功能。下一步是增加每个表面区域的传感器数量,并扩展电子皮肤以适应更大的表面。”

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