电子皮肤因其能够集成多种差别传感功效来感受来自于外界情形的种种刺激（如：压力、、温度等），并且在结构上为柔性化设计使其能够很好地贴合在种种曲面物体上，从而在情形监测、、康健监护和仿生气械人等领域具有普遍的应用远景。近年来，有不少关于种种柔性传感器的相关研究，但大部分传感器只能实现一种传感功效，而电子皮肤的最终目的是将差别传感功效的柔性传感器集成在一个很是轻薄的平面阵列中，显然，只具有简单功效的柔性传感器距离电子皮肤的实现还很远。
围绕实现柔性传感器的多功效集成化，壹号娱乐APP柔性传感质料与器件研究开发中心的罗坚义教授团队首创性地提出仅使用一根具备自支持结构的碳纤维束作为“积木单位”，通过搭建差别的碳纤维结构实现差别的传感功效，并通太过析传感器的电学传感信号与物理转变量之间的关系和纪律，建设了使用物理学中的量子隧穿效应来感应应力，以及质料学中的杂质散射机制来感应温度的传感机理模子从而使差别传感功效的信号能够通过径向压敏电阻和轴向热敏电阻而获得有用区分，实现“仅靠单根碳纤维束对温度或应力等多种信号的同时检测手艺”。（图1）
▲图1 一种基于单根碳纤维束的应力传感器和温度传感器的机理模子
为验证模子的可行性，研究团队通过使用SEM原位表征手艺，从实验上进一步验证了基于碳纤维束交织结的应力传感器的可行性（图2）。该传感机理模子指出，柔性应力传感器的形变压缩量△x与横向压敏电阻R⊥成指数型衰减关系，这也批注晰碳纤维束的横向压敏电阻R⊥对细小形变量十分地敏感，充分具备作为高迅速度的应力传感器的应用远景。
▲图2 碳纤维束的径向压敏电阻
在温敏传感机理方面，研究团队通过杂质散射机制所标定碳纤维质料能够在-150℃至150℃规模内坚持优异的线性度，且迅速度靠近于商用的PT100传感器，证实晰碳纤维用于制作柔性温度传感器的可行性。（图3）
▲图3 碳纤维束及其漫衍式温度传感器的纵向热阻
为了真正实现柔性触觉传感器，研究团队通过将基于碳纤维的应力传感器和温度传感器举行集成，组装出能同时感受应力和温度的触觉传感器（图4）�；谏鲜龃谢砟Ｗ�，通过测试该柔性触觉传感器的压力和温度信号可获得有用区分，证实晰仅用一种质料来实现柔性触觉传感器的可能，为后续其他差别功效的传感器的功效集成提供了可靠的理论指导和设计思绪。
▲图4 集成了温度传感器和应力传感器的触觉传感器
以上效果近期揭晓在先进质料系列顶级期刊Advanced Materials Technologies上，这项研究事情是在壹号娱乐APP柔性传感质料与器件研究开发中心、、壹号娱乐APP应用物理与质料学院、、壹号娱乐APP智能制造部、、壹号娱乐APP纺织质料与工程学院协作下举行的，文章的第一作者是壹号娱乐APP应用物理与质料学院的2020届研究生黄景诚，通讯作者为壹号娱乐APP的温锦秀副教授和罗坚义教授。
文献及DOI：
Flexible Integrated Sensors: Transverse Piezoresistance and Longitudinal Thermal Resistance of One Single Carbon Fiber Beam.
DOI: 10.1002/admt.201900802
