近日，重慶研究院與新加坡國立大學(xué)合作，研制了三維微納共形石墨烯柔性力敏電極，并應(yīng)用于高靈敏柔性壓容式觸覺傳感，相關(guān)內(nèi)容以“Flexible, Tunable and Ultrasensitive Capacitive Pressure Sensor with Micro-Conformal Graphene Electrodes”為題發(fā)表在《ACS Applied Materials & Interface》期刊上，并被選為封面論文進行報道。ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11 (16), pp 14997–15006. DOI: 10.1021/acsami.9b02049.

柔性觸覺傳感器為機器人提供感知外部力學(xué)環(huán)境的能力，是機器人實現(xiàn)智能化的必備條件。石墨烯新材料的發(fā)展，為下一代高靈敏柔性觸覺技術(shù)的發(fā)展提供了新的解決路徑。中科院重慶研究院微納中心一直致力于二維/三維石墨烯的可控制備技術(shù)及其應(yīng)用研究，前期發(fā)展了三維微納共形石墨烯直接生長與柔性轉(zhuǎn)移技術(shù)（J. Mater. Chem. C, 2015, 3, 12379~12384），三維共形石墨烯薄膜不僅具有高導(dǎo)電性，而且表現(xiàn)出高力學(xué)可靠性，是柔性電極的理想材料。近期，中心研究人員通過有限元仿真分析發(fā)現(xiàn)，微結(jié)構(gòu)化共形石墨烯電極更易獲得電容式力學(xué)傳感器中的極板間距和等效介電常數(shù)變化。通過對三維共形石墨烯電極的特征尺寸的可控構(gòu)筑，課題組實現(xiàn)了高靈敏（7.68kPa^-1），快響應(yīng)（30ms），低檢測極限(1mgF)，低遲滯的柔性電容式觸覺傳感器，主要指標已超越了人類觸覺感知水平。

該觸覺傳感器可以感知昆蟲爬行過程中產(chǎn)生的細微壓力變化，記錄其步態(tài)信息。該傳感器也可以實時監(jiān)測脈博波分析其脈象，或者通過力反饋輔助機械手實現(xiàn)對物體的智能抓取。與傳統(tǒng)觸覺傳感器相比，該傳感器具有靈敏度高、快響應(yīng)、柔性、輕薄、可分布式貼附等特性，能夠更好地與機器人的異形曲面進行貼合，賦予機器人以觸覺功能，從而極大拓展機器人的智能化和應(yīng)用領(lǐng)域。

上述工作得到科技部“863”計劃、國家自然科學(xué)基金、中科院青促會會員項目、西部青年學(xué)者（A類）、重慶市自然科學(xué)基金等支持。

高靈敏石墨烯柔性觸覺傳感器發(fā)表于ACS Applied Materials & Interface (Cover)