新型光，热和触感传感器

该传感器可以测量体温的变化，并对日光和温暖的触摸做出反应。图片来源：Thor Balkhed

受自然皮肤行为的启发，林雪平大学有机电子实验室的研究人员开发了一种适用于电子皮肤的传感器。它可以测量体温的变化，并对日光和温暖的触摸做出反应。

机器人技术，对触摸有反应的假体以及健康监测是全球科学家致力于开发电子皮肤的三个领域。他们希望这种皮肤具有弹性并具有某种形式的敏感性。林雪平大学有机电子实验室的研究人员现在已经通过结合多种物理现象和材料，朝着这种系统迈出了一步。结果是，类似于人类皮肤的传感器可以感知温度变化，该温度变化是由温暖物体的触摸以及太阳辐射产生的热量引起的。

有机电子实验室的有机光子学和纳米光学小组的学生Mina Shiran Chaharsoughi说：“我们受到自然界及其感应热量和辐射的方法的启发。”

她与同事一起开发了一种传感器，该传感器将热电和热电效应与纳米光学现象结合在一起。

当热电材料被加热或冷却时，会产生电压。温度的变化会发出快速而强烈的信号，但衰减的速度几乎一样快。

相反，在热电材料中，当材料具有一个冷侧和一个热侧时会产生电压。此处的信号缓慢出现，必须经过一段时间才能进行测量。热量可能来自温暖的接触或阳光。所需要的只是一侧比另一侧更冷。

“我们想享受两全其美的优势，因此，我们将Dan Zhao，Simone Fabiano和有机电子实验室的其他同事在之前的项目中开发的热电聚合物与热电凝胶相结合。这种结合可以提供快速而强烈的信号只要存在刺激就会持续下去”，有机光子学和纳米光学小组的负责人马格努斯·琼森说。

此外，事实证明，两种材料以增强信号的方式相互作用。

新的传感器还使用了另一种称为等离激元的纳米光学实体。

“当光与金和银等金属的纳米粒子相互作用时，就会产生等离子体。入射光会导致粒子中的电子一致振荡，从而形成等离激元。这种现象为纳米结构提供了非凡的光学特性，例如高散射和高吸收率”，Magnus Jonsson解释说。

在以前的工作中，他和他的同事们已经证明，已在纳米孔上打孔的金电极借助等离激元可有效吸收光。吸收的光随后被转换为热量。有了这样的电极，在面对太阳的一侧，纳米孔的金薄膜就可以使传感器迅速将可见光转换成稳定的信号。

另外，传感器还具有压力感应功能。

Magnus Jonsson说：“当我们用手指按下传感器时会出现信号，但是当我们用一块塑料对其施加相同的压力时却不会出现。它会对手的热量产生反应。”

除了Mina Shiran Chaharsoughi和Magnus Jonsson之外，他们的同事Dan Zhao，Simone Fabiano和有机电子实验室的Xavier Crispin教授也为这项研究做出了贡献，其结果最近发表在科学杂志《先进功能材料》上。

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