“光学皮肤”——超灵敏微纳光纤触觉传感器

皮肤是一个神奇的器官，它通过复杂的神经和触觉感受器网络感知外界压力、温度以及其它环境因素的微小变化，并能将获得的信息传送给大脑，使我们能够安全、高效地驾驭环境的变化。人工皮肤传感器是当今科学界的一个热点研究领域，其研究成果对于可穿戴设备、机器人、人机交互、智慧医疗等众多领域的发展至关重要。尽管基于电学原理的人工皮肤传感器（电子皮肤）的研究取得了很大的成功，但是电子皮肤在抗电磁干扰、抗信号串扰和大面积集成等方面仍然面临着巨大挑战。

微纳光纤是一种直径仅有头发丝几十分之一的光纤，具有光场约束能力强、倏逝场比例高、机械强度好、弯曲半径小等特点，在高灵敏传感方面具有突出优势。近日，浙江大学光电科学与工程学院张磊与童利民教授团队（微纳光子学研究团队）报道了一种基于微纳光纤的柔性触觉传感器。柔性聚合物薄膜包埋的微纳光纤就像皮肤中的神经，当它受到压力、振动、弯曲等外界刺激时，微纳光纤输出的光信号随之变化。通过实时检测光信号，实现了对微弱压力（0.1 Pa）、高频振动（20 kHz）、角度、声音和脉搏的高灵敏传感。这种“光学皮肤”传感器不仅可以贴在人体皮肤上监测生理指标，还能与手套集成，感知手部关节的运动，实现对机械手的远程精准操控，为促进未来新型触觉感知系统及智能机器人等领域的发展开辟了新途径。

研究团队简介

微纳光子学研究团队隶属于浙江大学光电科学与工程学院及现代光学仪器国家重点实验室，致力于探索纳米尺度上光的科学、技术和艺术。团队研究方向包括低维光子结构及器件的理论设计、实验制备、微纳操纵、光电表征、功能化等前沿基础及应用技术。团队现有教授和研究员4人，副教授3人，在Nature、Nature Communications、Advanced Materials、Nano Letters 等期刊上发表论文200余篇，获得数十项国家发明专利，获得浙江省自然科学奖一等奖，主持了科技部重点研发计划项目、国家自然科学基金重点项目等多项研究项目。（来源光电期刊）

相关论文

Zhang L, Pan J, Zhang Z, Wu H, Yao N et al. Ultrasensitive skin-like wearable optical sensors based on glass micro/nanofibers. Opto-Electron Adv 3, 190022 (2020).