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

近年來，人機交互技術(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“轉(zhuǎn)換”為機器可以識別的信息并進行非接觸傳感，被認為在先進人機交互系統(tǒng)的新型控制方法研發(fā)中心發(fā)揮關(guān)鍵作用。

研究團隊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)定性和良好的機械靈活性?；跐穸葌鞲衅鞯囊陨蟽?yōu)異特性，研究團隊進一步實現(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)中心周娜高級工程師和長春光機所李紹娟研究員為該文章的共同通訊作者。

該項研究得到了國家自然科學(xué)基金、廣東省重點領(lǐng)域研發(fā)計劃和中國科學(xué)院青促會項目等的支持。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理及其用于人機交互的示意圖

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