科学家开发出柔性可穿戴长波红外光热电探测器

据中国科学报 近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员姜鹏、副研究员陆晓伟以及包信和院士团队开发出柔性、可穿戴长波红外光热电探测器，并将其用于电子皮肤非接触温度感知。相关成果发表于《先进材料》。

仿生触觉是智能机器人感知外部环境刺激的基础。在传统触觉系统中，触觉传感器需要与外部环境进行物理接触以获取温度信息，无法在接触前对外部刺激作出预判。因此，发展具有非接触温度感知能力的先进触觉传感技术，将为机器人交互感知领域带来全新体验。

光热电探测器基于光热、热电两个能量转换过程，可在无须制冷、无须偏置电压、无接触的条件下实现对长波红外辐射的灵敏探测。

研究团队在具有长波红外吸收能力的柔性聚酰亚胺衬底上，构建了Te/CuTe热电异质结，制备出高灵敏度、柔性、可穿戴长波红外光热电探测器。Te/CuTe热电异质结一方面可以提升复合薄膜的热电功率因子，起到降低器件噪声的作用；另一方面可以通过降低光学反射损耗，提升器件灵敏度。

在非接触式温度感知测试中，当目标温度从零下50℃上升至110℃，所制备的柔性光热电探测器灵敏度均优于商业刚性热电堆，温度分辨能力可达0.05℃。以此为基础，研究团队利用该红外探测器在接近辐射源过程中响应电压的斜率变化，开发了动态温度预警系统，使得软体机械手对热源进行预先判定。