研究背景

柔性压力传感解决了传统刚性半导体无法适应各种不规则表面的问题。然而，大多数报道的柔性压力传感器只关注优化可穿戴设备的电子读数，大部分柔性压力传感器都是由独立压力传感器和显示元件组成，限制了其在高度集成化、便携化等特定场景下的应用。

研究亮点

传感过程中结合肉眼可视化被认为是一种有效的解决方案，基于此，济南大学李阳和北理工沈国震教授团队受章鱼“二合一”特性的启发，开发了一种集压力感知和可视化于一体的可穿戴交互设备，当受到外界压力刺激时，不仅可以将压力转换为电容信号，还可以通过电致变色效应产生可见的颜色变化。得益于其优异的综合性能，该设备在压力信息的交互感知、压力调节下视觉信息的隐藏与显示、柔性板上的重复写入和擦除等应用领域进行了探索和验证。最后，开发了一种智能眼镜系统以监测生理参数。系统采集的压力信号通过无线传输到平板电脑，使佩戴者能够实时监测生理信号，同时，现场实现了异常信号颜色预警功能。相关成果以“Wearable Hybrid Device Capable of Interactive Perception with Pressure Sensing and Visualization”为题发表在Advanced Functional Materials上。

图文解析

图1 a) 受章鱼启发的可穿戴混合设备示意图，该设备能够通过压力传感和可视化进行交互感知。 b）器件整体结构和c）制造过程和扫描电子显微镜图像。 d)设备的各种应用说明

图2 a) 器件中的相对电容变化。 b) 由 13 wt.% 凝胶层组成的器件在不同测试频率下的相对电容变化。 c) 设备的灵敏度比较。 d) 对器件施加 0.8 Pa 压力时的相对电容响应。 e) 设备的响应和恢复时间。 f) 器件在不同重复压力下的相对电容响应。 g) 装置的耐压试验。 h) 装置的弯曲稳定性试验。

图3 a) 循环伏安图。b) 不同电压下的ECD透射光谱。c) ECD 中的透射率变化。d) 方波下的电流响应。e) 300次重复正负电位循环下的ECD稳定性测试。f) 弯曲ECD 100、200、300、400次后的十次连续透明度曲线，以验证弯曲耐久性。

图4 a）（I）电容响应和（II）设备在不同压力和物体下的相应可视化效果。b) (I) 电容响应和(II)设备在不同手指弯曲状态下的相应可视化效果。c) 去除施加压力后设备的保色特性

图5 a) (I) 交互混合设备与ESP32 MCU 组合用于视觉信息隐藏和显示的示意图，(II)和(III) 分别通过压力控制下的颜色变化来隐藏和显示视觉信息。b) (I) 在柔性板上书写的图示，(II)书写、擦除和重写过程中的图像，以及(III) 弯曲状态的设备

图6 a) 智能眼镜系统示意图和功能区域的详细视图。b) 智能眼镜系统操作流程图。c) (I) 整个系统的照片，包括整个电路和电池。(II-IV) 测量生理参数（脉搏和咀嚼）的实时响应和智能眼镜图像相应的变色预警效果