人体通过皮肤和眼睛等器官对压力、温度、接近等多参量信息进行同步感知并独立区分，从而保证与环境安全有效地进行交互。近年来各种模拟甚至超越人类感知系统的柔性电子皮肤被相继报道，多功能电子皮肤能够大幅提高人机交互、智能假肢、元宇宙等领域中交互系统的安全性与交互功能性，而其中的关键在于开发柔性压力/温度/接近多模态传感器。
将多个单功能传感单元集成为一个传感系统是一种有效手段，但受限于系统尺寸和复杂的工艺。一体化的柔性多模态传感器具有结构紧凑、工艺简单、能监测同一点位的多参量等优势，近年来成为国内外研究热点。然而，如何解决压力/温度/接近三参量间的信号串扰是目前亟待解决的关键问题。针对此问题，之江实验室张磊教授团队提出了一种基于光电融合的一体化压力/温度/接近多参量传感器，该传感器集光波导效应、热阻效应、边缘场效应于一体，通过光和电多维度响应信号协同，降低信号间的交叉敏感特性，实现压力/温度/接近三参量的无串扰感知。该研究以"Flexible Optoelectronic Multimodal Proximity /Pressure /Temperature Sensors with Low Signal Interference"为题发表论文在《Advanced Materials》上。之江实验室王珊博士为第一作者，肖建亮副研究员和张磊教授为共同通讯作者。研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、之江实验室重大科研项目、浙江省重点研发项目的支持。
图1. 光电融合柔性一体化多模态传感器的结构及机理。
图2. 光电融合柔性多模态传感器的接近响应及信号间的交叉敏感研究。
图3. 光电融合柔性多模态传感器的压力响应及信号间的交叉敏感研究。
图4. 光电融合柔性多模态传感器的温度响应及信号间的交叉敏感研究。
图5. 多刺激同时施加时柔性多模态传感器的自解耦研究及在人机交互的应用。
本工作的一体化多模态传感器以光电融合的方式显著降低了多参量间的信号串扰，即使在多种刺激同时施加时也能进行自解耦从而分辨不同刺激，其对压力/温度/接近的准确独立感知在智能避障、人机交互与协作、沉浸式虚实交互等领域具有广泛应用前景。
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参考文献：
Wang, S., Wang, X., Wang, Q., Ma, S., Xiao, J., Liu, H., Pan, J., Zhang, Z., Zhang, L., Flexible Optoelectronic Multimodal Proximity/Pressure/Temperature Sensors with Low Signal Interference. Adv. Mater. 2023, 2304701.
https://doi.org/10.1002/adma.202304701
来源：高分子科学前沿
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