澳門大學應用物理及材料工程研究院副教授周冰樸的研究團隊設計出一種基於電磁感應的柔性觸覺傳感器，可模擬人類手指滑過表面時的“黏—滑”現象，對觸覺反饋及軟體機器人等新興仿生器件的設計具有重要的指導意義。相關研究成果已於國際知名期刊《先進材料》刊登。

生活中，人類常常通過指尖掃描表面的動作，來感知表面粗糙度、黏附、潤濕、摩擦等基本特性；其中，“黏—滑”行為扮演著重要的角色。該現象的原理在於手指滑過表面時，皮膚和表面之間的動、靜摩擦力差異使皮膚產生周期性的切向形變及快速恢復，觸覺神經則進一步將該動態過程編碼為神經電信號傳遞給大腦。由於滑動過程中皮膚的形變與界面特性息息相關，大腦則可依據信號來判斷“黏—滑”現象，從而實現對表面性質的感知。如何完整復刻指尖掃過表面時的剪切形變並轉化為可識別的有效信息，目前仍是一大挑戰。

為此，研究團隊從電磁感應的原理出發，巧妙地設計一種“脊狀”三明治柔性結構，可真實模擬指尖掃過表面時皮膚的切向變形及動態恢復過程。通過內嵌磁性軟材料，該動態形變則可帶來空間磁通量的快速改變，從而在柔性導電線圈中激發感應電流（脈衝信號）來實時反饋器件的形變狀態。一方面，該研究模擬及重現了手指掃描過程中如壓力、速度等參數對感知能力的影響；另一方面，研究團隊亦系統地探索了“黏—滑”這一動態行為與粗糙程度、起伏結構、界面潤濕等表面信息的內在聯繫。該柔性傳感平台既有利於進一步深入了解日常生活中的“黏—滑”行為，亦對觸覺反饋及軟體機器人等新興仿生器件的設計具有重要的指導意義。

是次研究的通訊作者為周冰樸，第一作者為澳大應用物理及材料工程研究院博士生方丹。研究由澳門特別行政區科學技術發展基金（檔案編號：0057/2023/RIB2）、廣東省科學技術廳（檔案編號：2022A0505030024）和澳門大學（檔案編號：MYRG-GRG2024-00090-IAPME）資助。全文可瀏覽：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202417867。

新聞來源：應用物理及材料工程研究院
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