[發明專利]主動式觸覺傳感器

有效

• 申請號: 201610894052.7
• 申請日: 2016-10-13
• 公開（公告）號: CN106608612B
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 張弛;王中林;楊智偉
• 申請（專利權）人: 北京納米能源與系統研究所
• 主分類號: B81B3/00
• 分類號: B81B3/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 曹玲柱

本發明提供了一種主動式觸覺傳感器。該主動式觸覺傳感器包括：絕緣基底；以及設置于絕緣基底上的若干個傳感單元。其中，每一傳感單元包括：設置于絕緣基底的正面的接觸分離式的摩擦納米發電機；以及設置于絕緣基底的背面，與摩擦納米發電機相對設置的薄膜晶體管。其中，摩擦納米發電機通過填充于絕緣基底上過孔內的導電材料與薄膜晶體管的柵極電性連接，該傳感單元的傳感信號由薄膜晶體管的源極和漏極之間流過的電流實現。本發明制備工藝簡單，選材廣泛，成本低廉，能夠滿足大規模商業化的需求，具有較強的推廣應用價值。

技術領域

本發明涉及摩擦電子學和傳感器技術領域，尤其涉及一種主動式觸覺傳感器。

背景技術

在過去一段時間里，主動式觸覺傳感系統由于其自身具有的可模仿觸覺功能的傳感特性，獲得了持續而廣泛的關注，被廣泛應用于智能可穿戴設備、人機交互界面和實時醫療健康監測領域。觸覺傳感器是整個主動式觸覺傳感系統中的核心部件，許多的原理都被用來制備這種觸覺傳感器。

雖然現在已經提出了多種多樣的觸覺傳感器的研制方案，但大都屬于實驗室階段，并且通常利用到了成本很高的納米材料、復雜的真空制備技術和繁瑣的光刻手段。想要大規模地制備商業化的觸覺傳感系統仍然是一個難題。

發明內容

(一)要解決的技術問題

鑒于上述技術問題，本發明提供了一種制備工藝簡單，選材廣泛，成本低廉的主動式觸覺傳感器。

(二)技術方案

本發明主動式觸覺傳感器包括：絕緣基底；以及設置于所述絕緣基底上的若干個傳感單元。其中，每一傳感單元包括：設置于所述絕緣基底的正面的接觸分離式的摩擦納米發電機；以及設置于所述絕緣基底的背面，與所述摩擦納米發電機相對設置的薄膜晶體管。其中，所述摩擦納米發電機通過填充于所述絕緣基底上過孔內的導電材料與薄膜晶體管的柵極電性連接，該傳感單元的傳感信號由薄膜晶體管的源極和漏極之間流過的電流實現。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明主動式觸覺傳感器至少具有以下有益效果其中之一：

(1)制備工藝簡單，選材廣泛，成本低廉，能夠滿足大規模商業化的需求；

(2)利用接觸分離式摩擦納米發電機對每個傳感單元實現獨立式和主動式調控，可用于多點觸覺傳感、運動監測和軌跡追蹤；

(3)對外刺激具有很好的靈敏度和響應時間，非常適合在智能可穿戴設備、人機交互界面和實時醫療健康監測領域推廣使用。

附圖說明

圖1A為本發明實施例主動式觸覺傳感器的正視圖；

圖1B為圖1A所示主動式觸覺傳感器的剖視圖；

圖1C為圖1A所示主動式觸覺傳感器中單一傳感單元的剖視圖；

圖1D為圖1A所示主動式觸覺傳感器的等效電路圖；

圖2為圖1C所示傳感單元的工作原理的示意圖；

圖3為圖1C所示傳感單元靈敏度的測試曲線；

圖4是摩擦電子學薄膜晶體管陣列在圖像還原領域應用的示意圖。

【主要元件】

100-絕緣基底；

210、220、230、240、250、260-傳感單元；

211-摩擦納米發電機

211a-靜摩擦部；211b-動摩擦部

212-薄膜晶體管

212a半導體襯底；212b柵絕緣層；