80电影天堂网,少妇高潮一区二区三区99,jαpαnesehd熟女熟妇伦,无码人妻精品一区二区蜜桃网站

搜索：  
澳門(mén)大學(xué)周冰樸團(tuán)隊(duì) Adv. Mater. : 基于仿生磁化微脊結(jié)構(gòu)的“粘-滑”過(guò)程重構(gòu)
2025-03-21  來(lái)源：高分子科技

  指尖掃描特定表面時(shí)發(fā)生的“粘-滑”現(xiàn)象，對(duì)于感知皮膚和表面之間的相互作用至關(guān)重要。手指與表面滑動(dòng)接觸時(shí)產(chǎn)生的摩擦作用會(huì)使得皮膚反復(fù)經(jīng)歷切向形變以及快速恢復(fù)的過(guò)程，觸覺(jué)神經(jīng)則將上述過(guò)程編碼為神經(jīng)電信號(hào)傳遞給大腦，用于判斷“粘-滑”現(xiàn)象發(fā)生與否以實(shí)現(xiàn)對(duì)表面特性的定性反饋。了解“粘-滑”行為對(duì)于智能觸覺(jué)傳感器等柔性仿生系統(tǒng)的發(fā)展具有重要的意義，而如何實(shí)現(xiàn)可恢復(fù)剪切形變及相應(yīng)電信號(hào)輸出則對(duì)器件設(shè)計(jì)具有較高的要求。



  近期，澳門(mén)大學(xué)周冰樸教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種由磁化三明治狀?yuàn)A層結(jié)構(gòu)和柔性銅線(xiàn)圈組成的仿生觸覺(jué)傳感器，用于研究與特定表面接觸時(shí)的“粘-滑”現(xiàn)象。該結(jié)構(gòu)的上層是主要用于固定線(xiàn)圈的非磁化聚二甲基硅氧烷(PDMS)層，底層是與目標(biāo)表面相互作用的磁化薄膜，脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)組成的可變形層被封裝在頂層和底層之間。當(dāng)器件掃描特定表面時(shí)，柔性脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)在拉伸過(guò)程中會(huì)變形，并在底部基材與目標(biāo)表面之間的靜摩擦力達(dá)到最大值時(shí)迅速恢復(fù)；該恢復(fù)過(guò)程中磁通量會(huì)快速變化，從而在柔性線(xiàn)圈中產(chǎn)生明顯的感應(yīng)電流峰值。器件與接觸表面的連續(xù)相對(duì)滑動(dòng)接觸時(shí)，反復(fù)的形變和快速恢復(fù)過(guò)程，則會(huì)在柔性線(xiàn)圈中產(chǎn)生一系列電流峰值信號(hào)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)“粘-滑”現(xiàn)象（圖1）。器件與表面產(chǎn)生粘滯與滑動(dòng)周期性交替發(fā)生的原因，主要是由于接觸過(guò)程中靜、動(dòng)摩擦力交替轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的。為了更精確的描述“粘-滑”行為，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)單個(gè)脊結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的受力分析，并且將其簡(jiǎn)化為彈簧模型用于研究影響相鄰電流峰值時(shí)間間隔的因素（圖2）。寬度（W）、高度（H）和剪切模量（G）是磁性脊的三個(gè)重要物理參數(shù)，它們對(duì)器件感知“粘-滑”過(guò)程中產(chǎn)生的電流脈沖周期的影響趨勢(shì)被展示在圖3中。除了柔性結(jié)構(gòu)的本身的參數(shù)，滑動(dòng)掃描過(guò)程施加給器件的速度和壓力等測(cè)試參數(shù)也會(huì)對(duì)電流峰值周期造成影響（圖4）。相比于光滑干燥的表面，當(dāng)待測(cè)表面被潤(rùn)濕或粗糙度增加時(shí)會(huì)改變器件所受到的摩擦力，使得粘滑現(xiàn)象被完全滑移現(xiàn)象取代，周期性的電流脈沖也逐漸消失（圖5）。


圖1 用于粘-滑感知的三明治脊?fàn)罘律呕瘋鞲衅魇疽鈭D。


圖2 (a) 粘滑過(guò)程中柔性傳感器及(b) 單個(gè)脊結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化受力模型示意圖。


圖3 (a) 仿生脊結(jié)構(gòu)的高徑比及(b) 材料的剪切模量對(duì)電信號(hào)周期的影響。


圖4 (a) 法向力及(b) 掃描速度對(duì)電信號(hào)周期的影響。


圖5 (a) 具有不同潤(rùn)濕區(qū)域的表面示意圖及(b) 器件掃過(guò)不同區(qū)域的電流信號(hào)。


  總結(jié)：這項(xiàng)研究引入了一種具有獨(dú)特剪切形變恢復(fù)能力的磁化仿生脊結(jié)構(gòu)，可模擬人類(lèi)指尖滑過(guò)表面時(shí)的動(dòng)態(tài)粘-滑狀態(tài)。該工作系統(tǒng)研究了各種關(guān)鍵因素對(duì)“粘-滑”過(guò)程中感應(yīng)電流信號(hào)周期的影響，不僅增加對(duì)指尖掃描特定表面時(shí)產(chǎn)生的相互作用的了解，也為未來(lái)探索更多維度的可穿戴觸覺(jué)傳感器奠定了基礎(chǔ)。該工作以“Revisiting the “Stick-Slip” Process via Magnetism-Coupled Flexible Sensors with Bioinspired Ridge Architecture”為題發(fā)表在《Advanced Materials》上（Adv. Mater. 2025, 2417867），論文的第一作者為澳門(mén)大學(xué)應(yīng)用物理及材料工程研究院博士生方丹。


  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202417867

版權(quán)與免責(zé)聲明：中國(guó)聚合物網(wǎng)原創(chuàng)文章。刊物或媒體如需轉(zhuǎn)載，請(qǐng)聯(lián)系郵箱：info@polymer.cn，并請(qǐng)注明出處。
（責(zé)任編輯：xu）
【大 中 小】【打印】【關(guān)閉】

誠(chéng)邀關(guān)注高分子科技

更多>>最新資訊
更多>>科教新聞