[发明专利]主动式触觉传感器

说明书

本发明提供了一种主动式触觉传感器。该主动式触觉传感器包括：绝缘基底；以及设置于绝缘基底上的若干个传感单元。其中，每一传感单元包括：设置于绝缘基底的正面的接触分离式的摩擦纳米发电机；以及设置于绝缘基底的背面，与摩擦纳米发电机相对设置的薄膜晶体管。其中，摩擦纳米发电机通过填充于绝缘基底上过孔内的导电材料与薄膜晶体管的栅极电性连接，该传感单元的传感信号由薄膜晶体管的源极和漏极之间流过的电流实现。本发明制备工艺简单，选材广泛，成本低廉，能够满足大规模商业化的需求，具有较强的推广应用价值。

技术领域

本发明涉及摩擦电子学和传感器技术领域，尤其涉及一种主动式触觉传感器。

背景技术

在过去一段时间里，主动式触觉传感系统由于其自身具有的可模仿触觉功能的传感特性，获得了持续而广泛的关注，被广泛应用于智能可穿戴设备、人机交互界面和实时医疗健康监测领域。触觉传感器是整个主动式触觉传感系统中的核心部件，许多的原理都被用来制备这种触觉传感器。

虽然现在已经提出了多种多样的触觉传感器的研制方案，但大都属于实验室阶段，并且通常利用到了成本很高的纳米材料、复杂的真空制备技术和繁琐的光刻手段。想要大规模地制备商业化的触觉传感系统仍然是一个难题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种制备工艺简单，选材广泛，成本低廉的主动式触觉传感器。

(二)技术方案

本发明主动式触觉传感器包括：绝缘基底；以及设置于所述绝缘基底上的若干个传感单元。其中，每一传感单元包括：设置于所述绝缘基底的正面的接触分离式的摩擦纳米发电机；以及设置于所述绝缘基底的背面，与所述摩擦纳米发电机相对设置的薄膜晶体管。其中，所述摩擦纳米发电机通过填充于所述绝缘基底上过孔内的导电材料与薄膜晶体管的栅极电性连接，该传感单元的传感信号由薄膜晶体管的源极和漏极之间流过的电流实现。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明主动式触觉传感器至少具有以下有益效果其中之一：

(1)制备工艺简单，选材广泛，成本低廉，能够满足大规模商业化的需求；

(2)利用接触分离式摩擦纳米发电机对每个传感单元实现独立式和主动式调控，可用于多点触觉传感、运动监测和轨迹追踪；

(3)对外刺激具有很好的灵敏度和响应时间，非常适合在智能可穿戴设备、人机交互界面和实时医疗健康监测领域推广使用。

附图说明

图1A为本发明实施例主动式触觉传感器的正视图；

图1B为图1A所示主动式触觉传感器的剖视图；

图1C为图1A所示主动式触觉传感器中单一传感单元的剖视图；

图1D为图1A所示主动式触觉传感器的等效电路图；

图2为图1C所示传感单元的工作原理的示意图；

图3为图1C所示传感单元灵敏度的测试曲线；

图4是摩擦电子学薄膜晶体管阵列在图像还原领域应用的示意图。

【主要元件】

100-绝缘基底；

210、220、230、240、250、260-传感单元；

211-摩擦纳米发电机

211a-静摩擦部；211b-动摩擦部

212-薄膜晶体管

212a半导体衬底；212b栅绝缘层；