1成果簡介

在萬物互聯的必然趨勢推動下，人機交互技術逐漸滲透到人們的日常生活中。捕捉人類行為的接收設備和提供機器反饋的響應設備是人機界面的關鍵組成部分。雖然由于材料特性和設備結構的限制，以組織良好的方式集成接收和響應設備是一個巨大的挑戰(zhàn)。本文，重慶大學Guanya Wang、北京科技大學陶璐琪、清華大學任天令等研究人員在《Carbon》期刊發(fā)表名為“Nomex paper-based double-sided laser-induced graphene for multifunctional human-machine interface”的論文，研究在Nomex 紙上的形成激光誘導石墨烯，并基于其壓阻和熱聲效應提出了一種有效的交互策略。通過簡單地組裝三層雙面激光定制的Nomex紙來實現接收指令（壓力感應能力）和提供反饋（發(fā)聲能力）的功能集成。該集成器件不僅對類似于輕柔手指按壓（約10kPa）的壓力具有靈敏的響應（約50ms響應時間），而且可以發(fā)出具有更大聲音的高質量聲音信號壓力水平（約70分貝在1W/cm2功率密度）。此外，還展示了兩個概念驗證演示，即按音頻墊和響應命令的耳機，以證實信息交換活動的可行性。

2圖文導讀

圖1。這項工作中概念的示意圖。

圖2。原始和激光劃刻的Nomex紙的特征

圖3。不同激光參數制備的Nom.-LIG和Nom.-DSLIG的特性

圖4。用于接收行為指令的壓阻性能評估。

圖5。用于反饋直覺信息的熱聲性能評估。

圖6。基于Nom.-DSLIG的HMI演示。

3小結

通過研究直接激光在Nomex紙上的照射，發(fā)現經過兩次激光劃線后可以生成圖案化的石墨烯層。通過降低激光掃描速率或增加激光功率可以有效地提高它們的導電性和質量。此外，對于通過激光在Nomex紙的兩面劃線形成的夾層結構，當激光功率提高到一定程度時，可以在外層Nom.-LIG層之間形成導電通路。壓阻和熱聲效應也被系統地探索為接收指令和提供反饋的功能基礎。結果表明，PCP-Nom-DSLIG 可以作為一個有效的敏感層來檢測高于某個閾值的壓力，而 NCP-Nom-LIG 可用作聲源以產生具有更高聲壓級的所需聲波。隨后，針對HMI應用提出了具有良好壓力傳感和發(fā)聲能力的多功能設備，該設備通過組裝三層具有三種激光功率的Nom.-DSLIG來實現。這項工作為在單個設備中開發(fā)多功能集成鋪平了新的道路。尤其是Nom.-DSLIG的外層LIG層之間的不同導電特性，可以通過簡單的調節(jié)激光功率來獲得，這意味著我們可以根據需要建立模塊層之間的電連接關系。因此，作者相信Nom.-DSLIG在其他先進電子產品中也有巨大的應用前景。

文獻：

https://doi.org/10.1016/j.carbon.2022.03.026