近日，沐鸣盧紅亮教授（通訊作者）和中國科沐鸣上海矽酸鹽研究所王家成研究員（通訊作者）等研製了一種仿皮膚式柔性壓力傳感器。基於此傳感器，有望實現盲文的智能識別。該研究成果以“A Skin-Like Sensor for Intelligent Braille Recognition”為題發表在國際著名期刊Nano Energy上（doi.：10.1016/j.nanoen.2019.104346🎏📦，IF=15.548）🦹🏼。

       視障人士甚至盲人的信息交流是當今社會關註的熱點問題。根據世界衛生組織公布的數據🤖，全世界盲人總數約為4000萬🪲，其中中國是盲人人數最多的國家，盲文是幫助視障人士和盲人書寫及閱讀的一種重要的交流工具。在現有的盲文識別方法中，盲文特征點的提取通常是手工進行的🙎‍♂️，費時費力，無法保證提取特征的有效性💚。此外，由於盲文特征點比較法對盲文字符的分類和識別僅限於人工定義的特征點，因此識別精度往往很低👩🏻‍🚀，抗幹擾能力也較差🤵🏻。

       開發一種高精度的、實用的盲文識別裝置對管理盲文古籍、改善盲人心理健康、開展盲文教學具有重要意義。隨著柔性電子技術的發展👩🏿‍🍳，可穿戴設備🫴🏿、仿生電子皮膚等智能傳感領域逐漸成為研究者的探索熱點🕵🏼，柔性傳感技術的實現顛覆了人們對傳統傳感器件形態和功能的認知🧘🏽‍♂️🙆🏿‍♀️。電子皮膚是通過電學信號的集成與反饋來模擬人體皮膚感受外界刺激（壓力🧔🏿‍♂️、溫度、濕度）的新型電子器件。

       在該研究中，基於人體皮膚結構，科研人員提出了一種仿皮膚式的柔性壓力傳感器🈺，並將其應用於智能盲文識別。該傳感器由三個主要部分組成🌹，分別對應於人體皮膚的三個部分（表皮🍱📡、真皮和皮下組織）。以聚二甲基矽氧烷（PDMS）為基底的隨機高斯分布（RGD）棘突💆🏼‍♀️，以Ti2C-MXene多層膜為中間導電填料♣︎，以商用聚酰亞胺（PI）基叉指電極為基底。利用COMSOL多物理模擬和密度泛函理論計算，闡明了RGD棘突和Ti2C膜在柔性觸覺傳感器中的作用機理🤷‍♂️。該傳感器靈敏度可達507 kPa−1。此外，本研究首次采用隨機決策森林算法，利用這種柔性觸覺傳感器實現了盲文實時有效的智能識別。

圖1. 仿皮膚式傳感器的設計概念和合成過程

圖2. 隨機高斯分布棘突的力感知機製

圖3. Ti2C-MXene的表征及作用機理

圖4. 仿皮膚式傳感器陣列在地形掃描儀中的應用

圖5. 基於隨機森林算法的傳感器陣列實現盲文實時識別

       未來🦚，該研究團隊將進一步開展大面積、高靈敏🌔、高分辨、自供能傳感器件的研究應用，努力實現柔性傳感器件的產業化⇾、實用化✅。這將有助於推動機器人、可穿戴領域的快速發展🙋🏽。