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作为电子皮肤的主要分支，基在多种感知机制的柔性触觉传感器已被开辟并成功模拟人体皮肤的触觉机能/功能。痛觉，作为另外一种主要的感受，能够帮忙人类有用避免潜伏危险并实现自我庇护。最近几年来，研究人员经由过程采取突触型器件(如晶体管、忆阻器)或液态金属复合材料开辟了人工痛觉感触感染器，实现无害和无害的痛觉感知。但是，人体皮肤的感知系统其实不局限在单一的触觉或痛觉感知。相反，它表示出触觉和痛觉感知功能的高效耦合。是以，在人工感知系统中实现触觉和痛觉集成感知引发了愈来愈多研究人员的存眷。　　今朝，有两种策略能够实现触觉和痛觉集成感知。最典范的方式是将力传感器和突触类器件连系，操纵力传感器的输出节制晶体管或忆阻器的激活，从而实现触觉和痛觉状况之间的动态切换。另外一种集成策略是建立具有怪异电学响应行动的一体式力传感器，好比经由过程传感组件之间的活络度差别或活络度突变特征来响应触觉和痛觉。但是，上述两种建立策略都具有一些局限。以分离情势连系力传感器和突触器件会增添集成系统的复杂性和制造难度。虽然一体式传感布局能够简化耦合进程并实现高效集成，但今朝的人工感知系统首要存眷触觉和痛觉的集成策略和耦合进程，而轻忽了人体皮肤独有的感知机能和功能。如图1a所示，在人体皮肤感知系统中，机器阈值引诱的受体激活是发生触觉和痛觉的首要缘由。另外，人体皮肤寻求超活络触觉和痛觉功能的高效集成，并经由过程电旌旗灯号突变行动来唆使两种感受之间的动态切换。是以，经由过程公道的材料和布局设想，实现具有活络触觉和痛觉功能高效耦合的人工感受系统具有主要的意义。　　近期，中国科学院宁波材料手艺与项目研究所智能高份子材料团队陈涛研究员、肖鹏研究员基在在碳基/高份子复合薄膜的修建和其柔性传感方面的研究根本，设想了一种由石墨烯导电薄膜构成的悬浮双层传感布局，实现了机器阈值介导的触痛高效集成感知。　　在该工作中，双层感知布局首要由悬浮弹性形变层和机器接触感应基底组成。比拟在单一悬浮构型，双层布局操纵悬浮弹性薄膜的三维形变和机器接触行动别离触发低阈值和高阈值传感模式。在微不雅层面上，石墨烯纳米片层经由过程持续的横向电分手和纵向电接触来响应触觉向痛觉的改变，并表示出电流反向突变行动(图1b)。悬浮式布局能够活络捕获微弱形变，能分辩20 μm的细小动态位移并检测到低至0.02 Pa的极微弱触觉消息。即便在5200次轮回刺激下，还能连结不变靠得住的触痛响应机能。另外，经由过程建立小型化传感阵列并连系光学反馈模块，还能实现对锋利物体的可视化触觉感知和痛觉预警。最初，集成到商用机械人手部的悬浮双层传感器能够作为高效、平安的人机界面，自动庇护人类免受机械危险，同时避免机器力对机械人皮肤带来的毁伤(图1c)。总之，基在三维形变和机器接触机制的悬浮式人工感知系统高效模拟了生物皮肤的触痛感知行动，在仿生电子和友爱人机交互等范畴表示出庞大的利用潜力。　　该工作近期以题为“A Suspended, Three-dimensional Morphing Sensory System for Robots to Feel and Protect”的论文颁发在Advanced Materials上(Adv. Mater., 2024,https://doi.org/10.1002/adma.202403447)。本研究获得了国度重点研发打算(2022YFC2805200)、国度天然科学基金(52373094、52073295)、浙江尝试室开放研究项目(No.2022MG0AB01)、中德合作国际交换项目(M-0424)、宁波国际合作项目(2023H019)等项目标帮助。(海洋要害材料重点尝试室 周伟、肖鹏)图1 具有触痛集成感知的悬浮双层电子皮肤和其友爱人机交互利用