一種新型自修復人機互動水凝膠觸摸板

2021-01-08 中國數字科技館

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中國科學院(CAS)寧波材料科技與工業研究所(NIMTE)的Chen Tao教授領導的研究團隊與CAS北京納米能源與系統研究所合作,開發出一種以透明納米複合水凝膠為基材的新型、自修復和自黏附的柔軟人機互動觸摸板。這項研究發表於《先進材料》。

隨著信息技術和物聯網的快速發展,靈活、可穿戴的電子設備得到越來越多的關注。觸摸板是手機、智能設備與信息終端必不可少的輸入設備。被廣泛用作商用觸摸板中透明導電膜的氧化銦錫(ITO)存在一些固有缺點,比如易碎。

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為改善觸摸板的可拉伸性與生物相容性,提高人機互動能力,NIMTE的研究人員開發了一種高度透明且可拉伸的聚兩性離子-粘土納米複合水凝膠,其透射率達98.8%,斷裂應變超過1500%。

他們利用合成水凝膠作透明的離子導體,研製出具備自修復能力的人機互動觸摸板。通過觸摸和輕壓,(這種觸摸板)可以作為壓敏粘合劑黏附在多種彎曲/平直材料表面,包括玻璃,木頭,棉布,聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET),丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS),矽橡膠,尼龍和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),從而集成到電子和可穿戴設備中。

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研究人員將表面電容式觸摸系統集成進水凝膠觸摸板中,並在各個角加載等值電壓從而產生一個均勻靜電場。之後便可以通過測量觸摸板四周的瞬時電壓值,感知點擊或連續滑動時手指的位置。

此外,水凝膠觸摸板還可以集成到計算機上,用來繪畫、寫東西以及玩電子遊戲,同時具備高解析度和自修復輸入功能。從被切斷到重新融合的過程中,水凝膠中的直流電可以在21秒內恢復,延展性和手指定位功能也會逐漸恢復。

該研究或許會令聚合物納米複合水凝膠用作靈活、自修復的人機互動界面的前景變得明朗。

撰文:Liu Jia

翻譯:張宇哲

審校:董子晨曦

引進來源:物理學家觀察網

引進連結:https://phys.org/news/2020-12-scientists-self-healing-human-machine-interactive-hydrogel.html

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