(相关资料图)
在自然界中，电鳗能在浑浊水域里精准捕食，靠的不是眼睛，而是一种“电场感知”的特殊能力。近期，西安电子科技大学空间科学与技术学院副教授张维强团队从这一生物现象中获得灵感，成功研发出一种新型的仿生非接触感知技术，为智能制造、人机交互和工业检测等领域带来了新的想象空间。
灵感源于电鳗把生物“电定位”变成固态传感器
“我们不是完整复制电鳗的生物系统，而是借鉴它‘建立电场—感知扰动—提取信息’的基本思想”，张维强这样概括研究的核心思路。电鳗能够主动在身体周围建立一个电场，并通过感知外界物体对电场的扰动来判断环境。团队借鉴的正是这一机制，在工程实现上利用经过电晕极化处理的含氟聚合物驻极体材料，构建了一款固态仿生静电场传感器。
这块驻极体材料可以通俗地理解为一颗微型的“静电电池”。张维强解释：“它经过‘充电’后能够长期保持电荷状态，在传感器周围形成一个相对稳定的准静态电场。你可以把它想象成在传感器周围布下了一张看不见的‘电场蜘蛛网’。”当任何目标物体——无论是金属、塑料、玻璃还是人的手——靠近这个区域时，其自身的导电性、介电特性和几何边界会改变局部电场分布，就像石子投入水面会引起波纹一样。这种变化会在传感器的接地背电极上产生可测量的电势调制信号，从而实现非接触感知。整个感知过程不依赖主动发射信号，无需机械接触，也不受环境光照条件影响。
这项研究是在团队前期围绕摩擦纳米发电、自驱动传感和界面电荷行为等方向的长期积累基础上推进的。张维强介绍：“传统摩擦电传感器更多强调接触或机械运动带来的电信号变化，而这项工作进一步把关注点从‘接触界面电荷行为’延伸到‘非接触电场扰动感知’。”
