觸覺和視覺在塑造我們與世界的互動中起著核心作用,它幫助我們識別物體并傳達感覺。機器人同樣需要依靠類似的傳感器作為反饋工具，以提高機器人的靈活性和環境感知能力。近日，王雙飛院士團隊報道了一種新型的可視化觸覺傳感器，實現了無需外接電源的自供電觸覺反饋，使傳感器擺脫了能源的困擾。基于生物質材料優異的摩擦電特性，賦予此類傳感器前所未有的自供電性能（開路電壓可達1327 V）。隨后將其與可視化元件進行有源矩陣集成，構建了可以實現手部應力強度反饋以及抓取狀態感知的可穿戴觸覺傳感器。
采用折紙技術和表面工程的組合工藝提升TENG的摩擦面積，充分利用材料的多維度摩擦電效應。殼聚糖-NH2和特氟龍-F的電子親和力不同，在觸摸應力的作用下電子由殼聚糖摩擦層向特氟龍摩擦層轉移。通過外接感應電極可以收集這種電子轉移過程，并連接LED實現手掌按壓的可見光反饋。
X-TENG較普通的殼聚糖提升了448%，最高輸出功率密度可達2.1 W/m2，并成功觀測到空氣擊穿電火花現象。通過橫向比較，X-TENG具有目前可穿戴柔性自供電傳感器最高的輸出性能。
基于X-TENG的高輸出性能，可以在輕松觸摸下驅動可視化光源（LED）產生可見光。在正常觸碰應力（100 kPa）下X-TENG驅動可視化光源最大的亮度可達9.8 cd/m2。
通過將可視化裝置按照在腕力圈上，提出了一種可反饋應力強度的自供電裝置，不同的按壓強度可通過LED完成實時的觸覺反饋。
在智能宇航服和機器人上應用這種可穿戴觸覺可視化反饋設備，即使在黑暗環境條件下也可以實現便捷的人機交互。Lu, D., Liu, T., Meng, X., Luo, B., Yuan, J., Liu, Y., Zhang, S., Cai, C., Gao, C., Wang, J., Wang, S. and Nie, S., Wearable Triboelectric Visual Sensors for Tactile Perception. Adv. Mater. 2022. https://doi.org/10.1002/adma.202209117
聶雙喜，廣西大學教授，國家高層次人才計劃入選者。主要從事纖維素綠色制備及功能化方面的應用基礎研究，在紙漿清潔漂白及先進纖維素功能材料方面取得系列原創性成果，為我國造紙行業可持續發展提供了有力的科學支撐。共主持省部級以上項目7項，其中國家自然基金3項（面上項目2項）；以第一/通訊作者在Nat. Commun.、Adv. Mater.、Mater. Today、Adv. Funct. Mater.、ACS Nano等期刊上發表SCI論文60余篇，其中SCI一區論文50篇、影響因子15.0以上的論文26篇；論文被國際同行引用4700余篇次，累計入選ESI熱點論文2篇、ESI高被引論文16篇；共獲授權發明專利28件，其中5項技術已實現成果轉化，轉讓到校總經費387萬元。先后獲得“國家技術發明二等獎”、“國家霍英東青年教師獎”、“教育部技術發明一等獎”、“廣西科技進步二等獎”、“廣西青年五四獎章”、“廣西青年科技獎”及“廣西創新爭先獎”。
