介绍

近年来，触控设备发展迅猛，尤其是在人机交互（HCI）领域。触摸功能可以通过电容、电阻、摩擦电机制实现。其中，电容式触控装置在日常生活中应用最为广泛。柔性触摸设备被认为是可穿戴电子产品中具有巨大前景的新一代，水凝胶组由于其柔韧性、高含水量（90wt%）和天然生物相容性而表现出作为离子导体的优异潜力。这种基于水凝胶的触控设备即使在变形和超高分辨率下也能准确识别触控位置。然而，水凝胶的表面很容易因水分蒸发而变干，从而导致表面发粘。此外，水凝胶的手感粘稠、强度低，不能满足人体对舒适性的要求。因此，迫切需要一种具有超长期稳定性的基于织物的可穿戴离子触感水凝胶。

摘要

柔性触摸传感设备在可穿戴电子产品和人机交互领域引起了广泛关注。 离子触摸感应水凝胶是这些场景的理想选择，但吸收的水很容易从水凝胶中蒸发，减少了它们的工作时间和稳定性。 最近 ， 青岛大学团队 提出了一种由无纺纤维素织物组成的触感织物系统，作为包覆有水凝胶填充层的鞘壳层。 所得触摸感应织物具有超薄结构（1 mm），并具有低检测阈值（50 Pa）、高耐用性（100k 次）、应变/压力不敏感和极高的触摸定位精度。在概念验证中， 该 织物配备了智能触摸感应手套，它可以作为灵活的触摸感应设备执行人机交互。

图 1 触摸感应织物的制作。 (a) 芯吸沉积过程和防水整理。(b) PAAM-LiCl 水凝胶的热聚合过程。(d) 触感织物的结构。(e 和 f) 分别为触感织物的柔韧性和超薄特性。

图 2 触摸感应织物的表面表征。 (a) PAAM-LiCl水凝胶的微观结构。(b 和 c) 分别在石墨烯芯吸沉积之前和之后的织物形态变化。(d) 织物的防水整理。(e) 水凝胶和无纺纤维素织物的导电性。

图 3 触摸感应织物的触摸原理。 (a) 触摸感应织物的测试过程。(b) 接触电流在三个位置发生变化。(c) 触摸感应织物的触摸电流。(d) 弯曲后，接触电流变化趋势。(e) 触摸感应织物的检测阈值和压力不敏感。(f 和 g) 压缩装置的图像和触感织物的触感稳定性。

图 4 触感织物的超长稳定性和交互显示。 (a) 在室温下放置 7 天后，触摸感应织物和水凝胶的重量变化率比较。(b) 触感织物的超长期稳定性原理。(c) 智能遥控手套的形象和功能。(d) 交互功能原理。(e-g) 智能遥控手套的人机交互。

相关论文以题为 Touch-sensing fabric encapsulated with hydrogel for human–computer interaction 发表在 《 Soft Matter 》 上。 通讯作者 是 青岛大学 田明伟教授 。

参考文献 ：

doi.org/10.1039/D1SM01096D

经典回顾：