近日，东南大学电子科学与工程学院吴俊教授课题组在国际著名学术期刊《Advanced Science》在线发表标题为“Bioinspired Young's Modulus-Hierarchical E-Skin with Decoupling Multimodality and Neuromorphic Encoding Outputs to Biosystems”的最新研究成果。
触觉传感器是智能认知与信息交互产业的基石，被我国列为与光刻机、芯片并列的关键“卡脖子”技术之一。近年来课题组致力于解决柔性触觉传感器的三大技术难题：微应力高灵敏检测、高可靠性以及多模信息感知能力，开展了从仿生机理探索、复合材料设计、结构模型构建、器件工艺开发到系统集成应用的系列研究，以构建柔性传感器件及智能系统，并推动其在眼健康、人机工效及交互、机器触觉等国家重大战略领域的前瞻应用。相关成果已发表在Research, ACS Nano, Advanced Science, Nano Energy, Nano Research等著名期刊上。
该项研究受人体皮肤高低模量分层结构的启发，开发了一种具有温度-压力解耦感知能力的电子皮肤。采用了梧桐树皮仿生双态放大微结构和接触电阻调制策略，该电子皮肤在很宽的压力范围内表现出很高的灵敏度和出色的温度不敏感性，同时高低模量结构配置赋予了热敏电阻压力不敏感性。之后，利用神经编码模型，将温度-压力信号编码为三种神经可接受的频率信号，分别对应热敏感受器（thermoreceptors）、慢适应感受器（SA mechanoreceptors）和快适应感受器 (FA mechanoreceptors), 此信号理论上可直接传递给神经系统，从而激发自然的触觉本体感觉，这也是课题组后续重点的研究方向之一。进一步在该研究中构建了基于类脑机器学习的频率信号融合算法，以在频率模式下分析神经编码后的物体信息。该电子皮肤触觉神经系统具有多模态解耦感知和深度神经集成的特点，有望成为先进的假肢感知系统。
东南大学电子科学与工程学院博士研究生段升顺和魏潇为该论文共同第一作者。此外，电子科学与工程学院长期以来尤为重视本科生创新实践能力的培养，学院本科生赵放之与陈品臻也均参与了该项研究工作，目前均以研究生身份继续从事触觉传感器相关的研究。该工作得到了国家自然科学基金委面上项目、国家重点研发计划的资助。
文章链接：https://doi.org/10.1002/advs.202304121
