我校光学工程学科苏丽副教授在Science子刊Science Advances上发表最新研究成果

近日，我校光学工程学科苏丽副教授在自供能可视化传感器及其在人工智能感知系统中的应用领域取得重要进展，研究成果以“Self-Powered Visualized Tactile-Acoustic Sensor for Accurate Artificial Perception with High Brightness and Record-Low Detection Limit”（自供电可视化触觉-声学传感器用于高亮度、低检测限的高精度人工感知）为题发表于综合领域国际顶级刊物Science子刊Science Advances（影响因子11.7）。苏丽为论文的第一作者，香港科技大学（广州）訾云龙教授、中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士、我校赵勇教授为通讯作者，2023级硕士生李俊寰、赵国栋参与了研究，东北大学秦皇岛分校为第一完成单位。该成果促进了我校光学工程学科的发展，提升了海洋光电信息感知研究团队成果水平，有力支撑了分校内涵式、差异化特色发展。

通过眼睛和大脑之间的密切协调，视觉信息能够被视网膜检测和预处理，而后传输到视觉皮层进行进一步的复杂感知处理。因此，人工可视化智能感知系统对于人工智能（AI）和人机交互（HMI）的发展必不可少。目前，基于不同类型电传感器的传统人工智能感知系统通常具有复杂的电路和电磁干扰，这对大多数物联网（IOTs）的应用是不利的。自供能可视化传感器可以通过集成自发光传感器和人工突触功能来模拟人工可视化感知系统，基于人类可读的可见光信号，无需电线连接，也不受电磁干扰，能够成为一种替代的通信方法。截至目前，力致发光（ML）因其对机械刺激的快速响应成为了制造自供能可视化传感器的最具代表性的技术之一。然而，基于该技术的高精度识别仍然存在问题。一方面，触发阈值太高，无法对声波等微弱的机械刺激进行感测。另一方面，低发光强度限制了其在照明条件下的应用范围。因此，ML的低灵敏度已成为其应用的主要制约因素，亟需开发创新的传感技术。

基于摩擦起电和电致发光效应的摩擦起电诱导电致发光（TIEL）作为一种新式ML被提出并引起了广泛关注。它可以将温和的机械刺激转化为实时发光，为可视化传感器的开发提供了创新方案。当两种不同的材料彼此动态相互作用时，由它们界面处的摩擦起电效应产生的表面电荷会在电致发光材料中产生快速变化的电场，能够实现具有简化结构、低触发阈值、高响应性、优异的可重复性和稳定性等特性的高效电致发光。特别地，TIEL具有广泛的材料选择和更灵活的结构设计，有利于优化复合材料的组件和架构，拥有在各种环境中超灵敏的机械传感潜力，特别是人工可视化智能感知系统。因此，本工作提出了一种基于摩擦诱导电致发光（TIEL）单元的新型自供能可视化触觉-声学传感器（SVTAS）。在水平滑动（HS）模式下它具有0.5 mW cm^-2（32 cd m^-2）的高亮度和0.5 kPa的低检测限值。同时，SVTAS能够在接触分离（CS）模式下将声波刺激转换为TIEL信号，对44.07 Hz的声音表现出最高的响应，信噪比（SNR）高达8.7 dB^-1，并具有0.8 ms的超快响应时间。此外，基于SVTAS构建的先进人工可视化智能感知系统，在识别运动轨迹和不同单词/句子的人类语音方面具有出色的性能。这项研究为新一代自供电可视化智能感知系统的高效和可持续发展创造了新的可能性，同时为无电磁干扰的无线通信提供了新型解决方案。

图注 SVTAS的结构设计及应用。在触觉和声音刺激下测量的光电压表明了SVTAS的高亮度发光和低检测限值。

上一条：实验教育中心召开实验项目建设总结会

下一条：【聚焦党代会·学习贯彻】经济学院召开会议学习传达学校第三次党代会精神

【关闭】