近日，中科院微電子所健康電子中心毛海央研究員團(tuán)隊(duì)在納米森林柔性濕度傳感器及其非接觸人機(jī)交互應(yīng)用研究方面取得重要進(jìn)展。

近年來，人機(jī)交互技術(shù)因其在物聯(lián)網(wǎng)中的重要應(yīng)用而受到廣泛關(guān)注。具有高靈敏度和快速響應(yīng)能力的柔性智能傳感器因其可將來自人體的各種信號(hào)“轉(zhuǎn)換”為機(jī)器可以識(shí)別的信息并進(jìn)行非接觸傳感，被認(rèn)為在先進(jìn)人機(jī)交互系統(tǒng)的新型控制方法研發(fā)中心發(fā)揮關(guān)鍵作用。

研究團(tuán)隊(duì)成功研制出一種柔性透明的高性能濕度傳感器。該傳感器以納米森林為濕敏材料，制備工藝簡單便捷，具備晶圓級(jí)圖形化、大批量制備能力。所制備的濕度傳感器具有出色的靈敏度、快速響應(yīng)能力、長期穩(wěn)定性和良好的機(jī)械靈活性。基于濕度傳感器的以上優(yōu)異特性，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了該器件的非接觸式智能開關(guān)應(yīng)用。

基于本研究成果的論文“Wafer-Level, High-Performance, Flexible Sensors based on Organic Nanoforests for Human-Machine Interaction”近期發(fā)表在國際著名期刊ACS Applied Materials & Interfaces上（DOI: 10.1021/acsami.3c04953），微電子所博士研究生趙越芳為該文章的第一作者，微電子所毛海央研究員、微電子所先導(dǎo)工藝研發(fā)中心周娜高級(jí)工程師和長春光機(jī)所李紹娟研究員為該文章的共同通訊作者。

該項(xiàng)研究得到了國家自然科學(xué)基金、廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃和中國科學(xué)院青促會(huì)項(xiàng)目等的支持。除此之外，課題組也開展了納米森林生化檢測傳感器ACS Sensors (2020), Sensors and Actuators B: Chemical (2020), Applied Surface Science(2022)、納米森林熱電堆傳感器Advanced Functional Materials (2021)、納米森林皮拉尼傳感器IEEE Electron Device Letters(2021)和納米森林濕度傳感器IEEE Electron Device Letters (2021)，Microsystems & Nanoengineering (2022) ，相關(guān)成果分別發(fā)表在傳感器領(lǐng)域知名的國際期刊上。

圖1  納米森林柔性濕度傳感器工作機(jī)理及其用于人機(jī)交互的示意圖

圖2  納米森林柔性濕度傳感器的非接觸式人機(jī)界面控制能力。（a） 納米森林柔性濕度傳感器陣列的晶圓級(jí)制備。（b）使用納米森林柔性濕度傳感器陣列的運(yùn)動(dòng)跟蹤示意圖。（c-d）非接觸式人機(jī)交互系統(tǒng)的手勢識(shí)別與玩具小車控制。