题目目：新型电子皮肤与机器人触觉

时目间：9月29日（星期三）10:30（北京时间）

地目点：中科院新疆理化所4号楼8楼会议室（线上报告）

报告摘要：

通过电子手段模拟人的感知一直是人工智能领域的重大挑战，相比于发展较为成熟的几种感观（视觉、听觉、嗅觉和味觉）的微纳敏感器件仿生，触觉的仿生还是一个尚未攻克的难题。这需要高分辨率、高灵敏度、快速响应的大面积应力传感器阵列，是极具挑战的研究领域，全世界范围内掀起了研究热潮。压电光电子学效应反映的是光电子器件对应力和光的耦合响应，可将动态应力信息转换为可同步采集的光信号，避免电学测试中通道切换和仪器响应延迟，大大提高了应力成像的获取速度。因此压电光电子学效应在应力应变检测器方面有极大的应用前景，其与硅基技术的集成可望在智能电子签名、人工皮肤和人机接口等领域提供独特的应用。我们将自上而下的微电子加工工艺与自下而上的纳米材料的制备有机结合起来，制备了长径比、间距、排布方式、密度、取向等可控的n-ZnO/p-GaN大规模纳米线LED阵列。并在外应力对单根纳米线LED发光强度调控的研究成果的指导下，设计和制备了由大规模ZnO纳米线LED阵列集成的应力传感器件（超过10万个LED单元）。利用压电电子学效应对LED发光强度的调控，通过对比器件中每个LED单元受力前后发光强度的改变率，重构器件承受应力的空间分布特征，构建了2.7微米高分辨率的（人类皮肤触觉分辨率约为50微米）、快速并行检测的大规模应力感应系统，奠定了压电光电子学效应及其在大规模传感成像中的应用，在人造皮肤、光子通讯等领域有极大的应用前景。该工作在Nat. Photon.发表后得到国际同行的高度关注。其后，将压电光电子学效应与有机半导体柔性的特点结合起来，以压电光电子学效应调控半导体纳米光电器件效率原理为基础，发展在柔性衬底上定向生长的图案化ZnO纳米线阵列，以PEDOT:PSS作为空穴传输层，研制出具有压电光电子学效应的大面积柔性PEDOT:PSS/ZnO纳米线LED阵列，实现了大尺度应力传感系统柔性化，朝着智能皮肤等领域的应用向前迈进了一大步。自供能化和应力实时成像记录是上述高分辨率应力感应系统发展的终极目标。我们合成ZnS:Mn的纳米颗粒，通过压电光电子学效应调节能带结构，促进缺陷束缚电子的热离化与辐射复合过程，从而实现应力触发的光发射过程。基于该原理，我们设计并制备了大尺寸、高分辨率、高稳定的柔性手写数字签名器件，其在书写压力作用下的发光强度与所受压力呈准线性关系且灵敏度可调，可提供所施加动态压力、书写速度等细节个人特征的详细记录，丰富了手写签名的个人身份识别特征。这些特征使其他人更难伪造复制这种携带多种个体识别特征的签名，进而提高了手写签名的安全性。这将在数字化、信息化和网络化时代，具有非常重大的应用价值，为通信、电子商务、电子政务和信息安全等领域的信息安全提供了新的解决方案。另外，我们还仿人体皮肤，合成了集成力、光、磁、湿度、温度等7种外界传感的集成式、抗互扰电子皮肤，并成功集成到智能假肢与机器人上，实现物体的准确可控抓握，使机器人实现触觉传感功能。

报告人简介：

潘曹峰，中国科学院北京纳米能源与系统研究所研究员，博士生导师，所长办公室主任。曾获自然基金委“杰青”、中组部“青年千人计划”、北京市“海聚工程”、北京市特聘专家等资助。2005、2010年分别在清华大学材料科学与工程系获学士、博士学位（师从朱静院士），学位论文于2012年获得全国优秀博士学位论文奖。其后于美国佐治亚理工学院材料科学与工程学院师从王中林院士进行博士后研究。2013年回国受聘于中国科学院北京纳米能源与系统研究所。主要从事低维压电半导体压电电子学效应及其在可穿戴传感中的应用研究，以低维压电半导体为载体，从材料的设计和可控制备出发，探索压电电子学效应对压电半导体光电性能的调制机制；围绕现有触觉传感存在阵列集成度与分辨率低、无法兼顾高灵敏度与宽线性响应、柔性可延展性差等缺点，开展从材料基础研究、到器件功能化应用、最终构筑机器人工触觉系统的全链条研究，实现了机器人微细动作精确操控与触觉感知，推动了基础研究向人工智能应用。在Nat. Photon.、Nat. Comm.、Adv. Mater.、Chem. Rev.、Adv. Energy Mater.等期刊上发表SCI论文220多篇，引用15000多次，H因子54，其中13篇先后入选“ESI高被引论文”。其中影响因子 10.0 以上论文80多篇，第一作者或通讯作者论文100多篇。研究成果获授权美国发明专利3项，中国专利20余项。在国际顶级学术会议做邀请报告和口头报告30余次，并担任2013年的美国材料年会春季会议纳米发电机和压电电子学分会、多届Chinanano能源分会、多届Nanoenergy and nanosystems的分会主和会议副主席。作为负责人承担国家重点研发专项课题，国家自然基金杰出青年基金、联合重点、面上和青年项目，北京市科技创新计划，北京市自然基金重点项目，中科院院长基金等。现任国际期刊Sci. Bull.和Nanotechnology副主编等，中国材料研究学会纳米材料与器件分会理事等。