- 開發利用靜電工作的觸覺觸摸傳感器
- 來源：賽斯維傳感器網 發表于 2022/10/27
柔性基板上的可穿戴式觸摸傳感器。圖片來源：韓國科學技術學院（KIST）
在物聯網 (IoT) 驅動的超連接世界中，可以隨時隨地發送和接收信號和信息的超微型、低功耗傳感器和設備將成為人們生活中不可或缺的一部分。一個重要的問題是不斷地為連接到系統的無數電子設備供電。這是因為使用傳統的充電和更換方式很難減小電池的尺寸和重量。
這個問題的一個可能的解決方案是部署摩擦發電機。它們通過在不同材料之間的接觸中產生摩擦電，產生能量，就像產生靜電一樣。
由 Seoung-Ki Lee 博士領導的韓國科學技術研究院 (KIST) 的一組研究人員開發了一種觸摸傳感器，該傳感器通過起皺結構的二硫化鉬將摩擦起電效率提高了 40% 以上。這一突破是與全北國立大學先進材料工程教授 Chang-Kyu Jeong 合作的結果。
一般的摩擦發電機不能用于可穿戴電子設備，因為它們需要過大和過重才能提高其產生足夠電力的能力。目前正在進行的研究涉及應用原子級薄且具有優異物理特性的二維半導體材料作為產生摩擦電的活性層。
產生的摩擦電強度根據接觸的兩種材料的類型而有所不同。在過去對二維材料的研究中，電荷與絕緣材料的轉移并不順利，大大降低了摩擦電產生的能量輸出。
在目前的研究中，聯合研究小組調整了二維半導體二硫化鉬（MoS 2 ）的性質，并改變了其結構以提高摩擦發電效率。該材料在半導體制造過程中應用的強熱處理過程中被弄皺，這導致材料具有褶皺，內部應力已施加到該材料上。這些褶皺增加了每單位面積的接觸面積，由此產生的表面皺褶的 MoS 2器件可以產生比平面對應物多約 40% 的功率。此外，即使在 10,000 次重復后，摩擦電輸出在循環實驗中也保持在穩定水平。
通過將皺巴巴的二維材料應用于觸摸傳感器，例如用于觸摸板或觸摸屏顯示器的觸摸傳感器，聯合研究團隊提出了一種輕巧靈活的自供電觸摸傳感器，無需電池即可操作。這種發電效率高的觸摸傳感器對刺激敏感，即使在很小的力下也能識別觸摸信號，無需任何電力。
KIST 的 Seoung-Ki Lee 博士說：“控制半導體材料的內應力是半導體行業的一項有用技術，但涉及二維半導體材料合成和應用的材料合成技術尚屬第一次。內應力的同時實現...它提出了一種通過將材料與聚合物結合來提高摩擦發電效率的方法，它將成為開發基于雙-的下一代功能材料的催化劑次元物質。”
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