一种触觉成像装置及触觉成像设备制造方法及图纸

本申请涉及触觉成像技术领域，特别涉及一种触觉成像装置及触觉成像设备

【技术实现步骤摘要】
一种触觉成像装置及触觉成像设备


[0001]本申请涉及触觉成像
，特别涉及一种触觉成像装置及触觉成像设备
。

技术介绍

[0002]模拟人类触觉是人机交互的重点，其中实时触觉信息的显示对用户界面的可读性至关重要
。
然而，目前触觉的仿生研究仍不够成熟，现有压力
/
触觉传感器的主要形式有压阻式
、
电容式和压电式等，大多是将压力
/
触觉信号转化成电学信号
(
如电阻
、
电容
、
电流等物理量的变化
)
来实现压力
/
触觉测量和传感
。
为了实现高精度的触觉感知与显示，高分辨的压力
/
触觉传感器阵列应运而生
。
[0003]基于压电纳米线阵列的成像器件的分辨率可以突破结构的限制，每个像素只由单一的压电纳米线组成
。
由于压电光电子学效应，纳米线的发光强度在施加压力时的局部应变进行调节
。
然而由于材料的限制，纳米线尺寸不能无限小，目前压电纳米线阵列的最佳成像分辨率也无法超过
6350PPI。
[0004]如何克服结构和材料的限制，研发一种高空间分辨率的触觉成像装置是目前触觉仿生研究需要解决的问题
。

技术实现思路

[0005]本申请公开了一种触觉成像装置及触觉成像设备，以解决现有触觉成像器件的分辨率较低的问题
。
[0006]为达到上述目的，本申请提供以下技术方案：
[0007]第一方面，一种触觉成像装置，该触觉成像装置包括依次层叠设置的导电层
、
过渡金属硫化物层和介电材料层，以及设于介电材料层背离导电层一侧的被检测物体，过渡金属硫化物层为单层结构；其中，被检测物体与介电材料层的电子亲和能不同，以使被检测物体与介电材料层滑动摩擦时发生电荷转移，并通过静电感应改变过渡金属硫化物的费米能级，从而调控过渡金属硫化物层的光致发光强度
。
[0008]进一步地，过渡金属硫化物层包括二硫化钼
(MoS2)、
二硫化钨
(WS2)、
二硫化钒
(VS2)、
二硫化钛
(TiS2)、
二硫化钽
(TaS2)、
二硫化铼
(ReS2)、
二硒化钼
(MoS2)、
二硒化钨
(WS2)、
二硒化钒
(VS2)、
二硒化钛
(TiS2)、
二硒化钽
(TaS2)、
二硒化铼
(ReS2)、
二碲化钼
(MoS2)、
二碲化钨
(WS2)、
二碲化钒
(VS2)、
二碲化钛
(TiS2)、
二碲化钽
(TaS2)、
二碲化铼
(ReS2)
中的至少一种
。
[0009]进一步地，被检测物体的尺寸不限，材料包括各种金属材料
、
生物皮肤
、
聚合物材料
、
凝胶材料
、
玻璃材料
、
陶瓷材料和复合材料
。
[0010]进一步地，介电材料包括聚甲基丙烯酸甲酯
(PMMA)、
聚偏氟乙烯
(PVDF)、
聚二甲基硅氧烷
(PDMS)、
聚四氟乙烯
(PTFE)、
聚酰亚胺
(PI)、
二氧化钛
(TiO2)、
锆钛酸铅
(PZT)
或者钛酸钡
(BaTiO3)
中的至少一种，所选介电材料的电子亲合能应与被检测物体材料存在差异
。
[0011]进一步地，介电材料层的透光率大于等于
80
％
。
[0012]进一步地，导电层的透光率大于等于
80
％，导电层与介电材料层至少有一个满足透光率要求
。
[0013]进一步地，导电层的材料包括金属
、
碳材料
、
半导体材料或者复合材料
。
[0014]第二方面，本申请提供一种触觉成像设备，该触觉成像设备包括第一方面的触觉成像装置
。
[0015]进一步地，还包括激发光源和成像感光元件，其中，激发光源用于产生激发光，成像感光元件用于感测光致荧光
。
[0016]采用本申请的技术方案，产生的有益效果如下：
[0017]本申请提供的触觉成像装置，其中，被检测物体和介电材料层的电子亲和能不同，二者相对滑动时，被检测物体和介电材料层之间发生电荷转移，介电材料层得到或者失去电子，转移的电子限制在介电材料的表面，作为负的或者正的栅极电压，使过渡金属硫化物层的费米能级向禁带中线靠近或者远离，过渡金属硫化物层中的电子浓度改变，导致三线态非辐射复合的比例改变，以使激子辐射复合的比例改变，从而改变光致发光的强度
。
本申请中的触觉成像装置中的过渡金属硫化物层作为发光层，采用
AFM
探针与介电层作为摩擦材料时，过渡金属硫化物层的光致发光特性发生纳米尺度的局域调控，证明了所述触觉成像器件具有超高空间分辨力，相对于压电纳米线阵列，无需制备纳米尺度发光层，突破了材料制备的限制
。
在实际成像过程中，被检测物体尺寸不受限制
。
附图说明
[0018]图1为本申请一种实施例的触觉成像装置的结构示意图；
[0019]图2为本申请中触觉成像装置的原理图；
[0020]图3为本申请一种实施例的触觉成像设备的结构示意图；
[0021]图4为本申请实施例1的触觉成像设备的光致发光的曲线图；
[0022]图5为本申请实施例1的触觉成像设备在不同偏置电压下的光致发光的特性图；
[0023]图6为本申请实施例1的触觉成像设备在不同接触压力下的光致发光的特性图；
[0024]图7为本申请实施例1的触觉成像设备的分辨率表征图
。
[0025]附图标号：
100
‑
导电层；
200
‑
过渡金属硫化物层；
300
‑
介电材料层；
400
‑
被检测物体；
500
‑
激发光源；
600
‑
成像感光元件
。
具体实施方式
[0026]为了使本申请的目的
、
技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种触觉成像装置，其特征在于，包括：依次层叠设置的导电层
、
过渡金属硫化物层和介电材料层，以及设于所述介电材料层背离所述导电层一侧的被检测物体，所述过渡金属硫化物层为单层结构；其中，所述被检测物体与所述介电材料层的电子亲和能不同，以使所述被检测物体与所述介电材料层相对滑动时发生电荷转移，并通过静电感应改变所述过渡金属硫化物的费米能级，从而调控所述过渡金属硫化物层的光致发光强度
。2.
根据权利要求1所述的触觉成像装置，其特征在于，所述过渡金属硫化物层包括二硫化钼
(MoS2)、
二硫化钨
(WS2)、
二硫化钒
(VS2)、
二硫化钛
(TiS2)、
二硫化钽
(TaS2)、
二硫化铼
(ReS2)、
二硒化钼
(MoS2)、
二硒化钨
(WS2)、
二硒化钒
(VS2)、
二硒化钛
(TiS2)、
二硒化钽
(TaS2)、
二硒化铼
(ReS2)、
二碲化钼
(MoS2)、
二碲化钨
(WS2)、
二碲化钒
(VS2)、
二碲化钛
(TiS2)、
二碲化钽
(TaS2)、
二碲化铼
(ReS2)
中的至少一种
。3.
根据权利要求1所述的触觉成像装置，其特征在于，所述介电材料包括聚甲基丙烯酸甲酯
(PMMA)、
聚偏氟乙烯
(PVDF)、
聚二甲基硅氧烷
(PDMS)、
聚四氟乙烯
(PTFE)、
聚酰亚胺
(PI)、

【专利技术属性】
技术研发人员：张弛，布天昭，王子月，
申请(专利权)人：北京纳米能源与系统研究所，
类型：发明
国别省市：