基于仿生可拉伸交互平臺可實現數字和視覺雙通道傳感

隨著我們進入物聯網時代，可穿戴電子設備在健康監測、人工智能（AI）和人機交互方面受到廣泛關注。作為可穿戴設備獲取外部信息的核心部件，構建和開發具有多模態傳感能力和較大工作范圍的柔性傳感器非常重要。但現階段大部分研究的重點是提升柔性傳感器的功能參數，例如：高靈敏度、大感應范圍、低檢測線、無干擾檢測。但相關信息的反饋缺少直接性。

引入光、聲音、視覺輔助可使柔性傳感器監測的信息反饋的更加直接。數字和視覺雙模態傳感的交互設備的研究成為研究的熱點，可以實現數字和視覺雙通道傳感。但這些交互設備往往需要復雜的制造程序將電極和變色部件進行結合，甚至引入外部電源，不利于可穿戴設備的高度集成和大規模制造。

章魚等頭足類動物可以通過肌肉的松弛和收縮運動來操縱色素囊的暴露區域，并在遭受外部機械刺激的同時切換皮膚熒光或顏色以進行捕食和隱藏。這種機械發光概念已被應用于交互式智能電子產品的開發中，即通過在交互設備引入應變微裂紋結構實現顏色/亮度的切換。但是其通常會存在靈敏度低、傳感范圍受限，可視化不明顯等問題。合理選擇先進材料以及仿生結構對建設高質量的視覺/數字雙重感知機械刺激的人機交互平臺十分重要。

構建大感應范圍、高靈敏度和視覺反饋等功能特征的雙模態應變傳感平臺需要對不同功能材料進行合理的集成設計。濟南大學趙松方/曹篤霞團隊、福州大學賴躍坤團隊和韓國延世大學Jong-Hyun Ahn院士團隊受頭足類皮膚機械發光機制和蜘蛛裂縫器官敏感性增強機制的啟發，在可拉伸聚-苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-苯乙烯/熒光分子復合材料上實現吡咯原位聚合和碳納米管沉積，開發了一種仿生可拉伸交互平臺，表現出優異的性能，表現為高靈敏度系數（GF = 2.64 × 10?）、寬感應范圍 （~270%）、快速響應/恢復時間 （~155 ms / 195 ms）、出色的穩定性（40% 應變下 ~15,000 次循環）和敏感的機械發光特性。該仿生可拉伸交互平臺將應變傳感數據和視覺圖形顯示進行融合，可實現監測人類運動和信息雙重加密等重要應用，為開發用于人工智能、信息安全和隱私保護的可伸縮交互式系統擴寬了道路。

具有應變相關微裂紋的可拉伸交互平臺 (SIP) 的結構/材料選擇和表征

不同因素對復合材料相對電阻變化和電導率的影響

可拉伸交互平臺（SIP）的機電性能

優化的可拉伸交互平臺（SIP）機械發光傳感性能

可伸縮交互平臺在人體生理運動檢測中的應用

審核編輯：彭菁