1成果簡(jiǎn)介

在萬(wàn)物互聯(lián)的必然趨勢(shì)推動(dòng)下，人機(jī)交互技術(shù)逐漸滲透到人們的日常生活中。捕捉人類行為的接收設(shè)備和提供機(jī)器反饋的響應(yīng)設(shè)備是人機(jī)界面的關(guān)鍵組成部分。雖然由于材料特性和設(shè)備結(jié)構(gòu)的限制，以組織良好的方式集成接收和響應(yīng)設(shè)備是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。本文，重慶大學(xué)Guanya Wang、北京科技大學(xué)陶璐琪、清華大學(xué)任天令等研究人員在《Carbon》期刊發(fā)表名為“Nomex paper-based double-sided laser-induced graphene for multifunctional human-machine interface”的論文，研究在Nomex 紙上的形成激光誘導(dǎo)石墨烯，并基于其壓阻和熱聲效應(yīng)提出了一種有效的交互策略。通過(guò)簡(jiǎn)單地組裝三層雙面激光定制的Nomex紙來(lái)實(shí)現(xiàn)接收指令（壓力感應(yīng)能力）和提供反饋（發(fā)聲能力）的功能集成。該集成器件不僅對(duì)類似于輕柔手指按壓（約10kPa）的壓力具有靈敏的響應(yīng)（約50ms響應(yīng)時(shí)間），而且可以發(fā)出具有更大聲音的高質(zhì)量聲音信號(hào)壓力水平（約70分貝在1W/cm2功率密度）。此外，還展示了兩個(gè)概念驗(yàn)證演示，即按音頻墊和響應(yīng)命令的耳機(jī)，以證實(shí)信息交換活動(dòng)的可行性。

2圖文導(dǎo)讀

圖1。這項(xiàng)工作中概念的示意圖。

圖2。原始和激光劃刻的Nomex紙的特征

圖3。不同激光參數(shù)制備的Nom.-LIG和Nom.-DSLIG的特性

圖4。用于接收行為指令的壓阻性能評(píng)估。

圖5。用于反饋直覺(jué)信息的熱聲性能評(píng)估。

圖6?；贜om.-DSLIG的HMI演示。

3小結(jié)

通過(guò)研究直接激光在Nomex紙上的照射，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)兩次激光劃線后可以生成圖案化的石墨烯層。通過(guò)降低激光掃描速率或增加激光功率可以有效地提高它們的導(dǎo)電性和質(zhì)量。此外，對(duì)于通過(guò)激光在Nomex紙的兩面劃線形成的夾層結(jié)構(gòu)，當(dāng)激光功率提高到一定程度時(shí)，可以在外層Nom.-LIG層之間形成導(dǎo)電通路。壓阻和熱聲效應(yīng)也被系統(tǒng)地探索為接收指令和提供反饋的功能基礎(chǔ)。結(jié)果表明，PCP-Nom-DSLIG 可以作為一個(gè)有效的敏感層來(lái)檢測(cè)高于某個(gè)閾值的壓力，而 NCP-Nom-LIG 可用作聲源以產(chǎn)生具有更高聲壓級(jí)的所需聲波。隨后，針對(duì)HMI應(yīng)用提出了具有良好壓力傳感和發(fā)聲能力的多功能設(shè)備，該設(shè)備通過(guò)組裝三層具有三種激光功率的Nom.-DSLIG來(lái)實(shí)現(xiàn)。這項(xiàng)工作為在單個(gè)設(shè)備中開(kāi)發(fā)多功能集成鋪平了新的道路。尤其是Nom.-DSLIG的外層LIG層之間的不同導(dǎo)電特性，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)激光功率來(lái)獲得，這意味著我們可以根據(jù)需要建立模塊層之間的電連接關(guān)系。因此，作者相信Nom.-DSLIG在其他先進(jìn)電子產(chǎn)品中也有巨大的應(yīng)用前景。

文獻(xiàn)：

https://doi.org/10.1016/j.carbon.2022.03.026