近日，我系刘景全教授与杨斌教授在国际著名期刊Advanced Materials（影响因子为27.398）在线发表了题为“Flexible Noncontact Sensing for Human-Machine Interaction”的论文。
随着物联网和人工智能的发展，人机交互中的智能传感器成为了不可或缺的一部分，并且不断更迭改变着人们与周围环境的信息交互方式。从常见的照明开关到公共场所的电梯或银行提款机按键，都是依靠触摸式操作完成的。然而，这种传统的接触传感和操控会带来不可避免的磨损和疲劳。而在医院等一些特殊公共场所，直接触控人机界面是多种细菌和病毒的潜在载体，极易造成用户或医疗设施受到污染。目前传统的刚性人机交互界面不适用于一些极端的高形变，高扭曲场景。在这种情况下，柔性非接触传感与操控的人机界面以其无磨损，无污染，适型性好等特点，启发了下一代柔性非接触人机交互的新策略。
图1 利用湿度敏感实现柔性非接触传感与人机交互设计图
湿度场是典型的非接触空间影响物理场，而人体口鼻以及皮肤表面都是最佳的湿度源，受此启发，该研究通过静电纺丝和超声共融工艺，提出一种基于多层石墨烯超声修饰静电纺丝柔性尼龙(PA)66的电阻型湿度敏感体系，一方面通过纳米纤维网络的结构设计增强了基底的毛细作用，另一方面巧妙利用PA66本身分子结构中大量的酰胺键易与水分子形成氢键作用的机理，使得复合材料极易“吸水变形膨胀”，从而造成导电网络变化，实现柔性湿度敏感。该工作创新性地利用湿度敏感机制来实现柔性非接触的远程监测与非接触操控系统，建立了不同情况下湿度变化与传感器信号响应的关系，实现了对环境或者人体皮肤表面小微湿度变化的准确检测，通过MEMS工艺构建阵列式传感器，能够实现非接触多点检测以及滑动手势识别。该研究进一步开发了后端电路与专用APP，通过湿度敏感效应成功实现了面向健康医疗的哮喘远程检测预警，同时也实现柔性非接触式的人机操控系统，为柔性可穿戴非接触传感与操控提供了一个普适有效的方法。
上海交通大学电院微纳电子学系博士研究生路礼军和姜春蓬为该论文的共同第一作者。上海交通大学电院微纳电子学系智能感知与生物医学微系统实验室（EE-MEMS）刘景全教授与杨斌教授为该论文的共同通讯作者。该研究获得国家自然科学基金委、上海市科委等项目的资助。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202100218
作者： 路礼军 姜春蓬
