得益于一种新型的柔性光电探测器,未来的机器人可以拥有可以“看到”人类视线范围之外的光的电子皮肤。
这项突破性的创新是由格拉斯哥大学的一组工程师创造的,他们使用一种新发明的技术在柔性塑料表面上打印由砷化镓组成的微型半导体。
他们的材料具有与现在市场上最好的传统光电探测器相当的性能,并且可以承受数百次弯曲和弯曲循环。
研究人员在《先进材料技术》杂志上的一篇新出版物中描述了他们如何创造出使皮肤能够检测来自广泛电磁光谱的光的技术。
它推进了该小组的早期工作,他们创造了一种将硅电路直接印刷到柔性塑料表面的技术,从而能够生产高性能的可弯曲电子产品。
为了制造高性能电子产品,砷化镓被用于多种应用。然而,格拉斯哥团队率先发现了在柔性基板上使用砷化镓的方法。到目前为止,它们大多是在刚性表面上开发的。
他们使用 15 微米宽的线阵列,改进了他们目前的卷筒印刷技术,将砷化镓电子元件印在柔性表面上。
这使他们有可能开发一种新型的柔性光电探测器,该探测器可以在紫外、可见和红外光谱中以非常低的功率水平检测光。
该系统对光的反应时间超快,仅在 2.5 毫秒内测量光并在 8 毫秒内恢复,这是目前市场上最好的非柔性光电探测器的性能。
研究人员在一台机器中严格地对材料进行了一系列测试,该机器可以弯曲和扭曲数百次,以评估系统的弹性。经过 500 次循环后,该材料没有表现出明显的性能下降。
由格拉斯哥大学詹姆斯瓦特工程学院的 Ravinder Dahiya 教授领导的可弯曲电子和传感技术 (BEST) 研究团队创造了这种皮肤。
多年来,我们一直致力于提高柔性电子产品的能力。我们已经找到了将电子产品直接打印到柔性表面上的新方法,构建了能够感受“疼痛”的电子皮肤,并开发了可以由太阳或人类汗水驱动的可弯曲电子产品。这一最新进展是我们第一次能够将砷化镓打印到柔性表面上,为我们的研究开辟了新途径。
格拉斯哥大学詹姆斯瓦特工程学院可弯曲电子和传感技术研究组 Ravinder Dahiya 教授
Dahiya 教授补充说:“未来,这种光敏柔性材料可以为机器人提供新的能力。例如,用于在光敏环境中制造的机械臂可能能够检测到条件何时发生变化,并且其工作的安全性或有效性受到威胁。”
Dahiya 教授还表示:“灵活的广谱光电探测器还可以用于各种无线通信技术,在这些技术中,我们测试过的快速传输和响应速度总是很受欢迎。”
该研究的共同作者,来自 BEST 小组的 Ayoub Zumeit 和 Abhishek Dahiya 解释说:“它甚至可以用来开发一种可穿戴贴片,供人类在阳光明媚的日子里监测紫外线照射,并在用户使用时发出警告。有被晒伤的危险。”
工程和物理科学研究委员会 (EPSRC) 为这项研究提供了资金。
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