這里，通過一種簡便，無掩模，高效，環保的激光直接書寫技術，開發了一種柔性的高分辨摩擦電傳感器陣列（TSA），用于自供電的實時觸覺傳感。基于圖案化的激光誘導石墨烯（LIG）電極，通過上下排列的半圓形電極陣列之間的互補交點重疊處構建了16×16像素化的TSA，分辨率為8 dpi。通過特別的圖案設計，降低了TSA的復雜性和數據通道的數量。同時，TSA平臺具有出色的耐用性和同步性，可以實現多點觸摸的實時可視化，并跟蹤運動軌跡，此過程無需消耗任何功率。此外，基于LIG圖案化的摩擦納米發電機，構建了一個智能無線控制HMI系統，它是由9位數字組成的陣列式觸摸屏，可用于無線控制個人電子設備。因此，自供電的TSA在主動式實時觸覺感應系統，無線控制HMI，安全性身份識別等領域中，均展示了巨大的應用潛力。
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）光學照片。c）16×16像素化TSA的示意圖。d，e）導電LIG的SEM圖像，f）激光功率為6.3 W時，LIG的拉曼光譜。
Figure 2. TSA中一個傳感器單元的工作機制和輸出性能。a，b）TSA中一個傳感器單元的示意圖和工作機制。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行耐久性測試。
Figure 3. 基于圖案化LIG的TSA觸覺傳感和映射。 a）信號記錄系統的示意圖。 b）觸摸時多點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）輸出電壓強度的二維映射的俯視圖。
Figure 4. 基于LIG模式的TENG智能無線HMI系統。a）無線控制系統的示意圖。b）無線HMI系統的原理圖。c）數字觸摸屏中感應單元的輸出峰值電壓。d）模擬摩擦電輸出信號。e）從（d）通過處理電路輸出的方波。f）由HMI系統點亮無線控制的LED燈。g）LED照明燈的放大照片。
該研究工作由河南大學Xin Wang 和東華大學Zhaoling Li課題組于2021年發表在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。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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