近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員姜鵬、副研究員陸曉偉、包信和院士團(tuán)隊開發(fā)了柔性、可穿戴長波紅外光熱電探測器，并將其用于電子皮膚非接觸溫度感知。相關(guān)成果發(fā)表在《先進(jìn)材料》上。

仿生觸覺是智能機(jī)器人感知外部環(huán)境刺激的基礎(chǔ)。在傳統(tǒng)觸覺系統(tǒng)中，觸覺傳感器需要與外部環(huán)境物理接觸進(jìn)而獲取溫度信息，無法在接觸前對外部刺激作出預(yù)判。因此，發(fā)展具有非接觸溫度感知能力的先進(jìn)觸覺傳感技術(shù)，將為機(jī)器人交互感知領(lǐng)域帶來全新的體驗。

光熱電探測器是基于光熱、熱電兩個能量轉(zhuǎn)換過程，可在無需制冷、無需偏置電壓、無接觸的條件下實現(xiàn)對長波紅外輻射的靈敏探測。本工作中，研究團(tuán)隊在前期光熱電探測器工作的基礎(chǔ)上，在具有長波紅外吸收能力的柔性聚酰亞胺襯底上，構(gòu)建了Te/CuTe熱電異質(zhì)結(jié)，制備出高靈敏度、柔性、可穿戴長波紅外光熱電探測器。Te/CuTe熱電異質(zhì)結(jié)一方面可以提升復(fù)合薄膜的熱電功率因子，起到降低器件噪音的作用；另一方面可以通過降低其光學(xué)反射損耗，并將其光學(xué)反射極小值與PI吸收峰對齊，增強(qiáng)光熱電耦合，提升器件靈敏度。

在非接觸式溫度感知測試中，當(dāng)目標(biāo)溫度從零下50°C上升至110°C，所制備的柔性光熱電探測器靈敏度均優(yōu)于商業(yè)剛性熱電堆，溫度分辨能力可達(dá)0.05°C。以此為基礎(chǔ)，研究團(tuán)隊利用該紅外探測器在接近輻射源過程中響應(yīng)電壓的斜率變化，開發(fā)了動態(tài)溫度預(yù)警系統(tǒng)，使得軟體機(jī)械手可對熱源進(jìn)行預(yù)先判定。

該工作為在仿生觸覺系統(tǒng)中引入紅外探測技術(shù)提供了可行的解決方案，在機(jī)器人交互感知、虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。