陕西
电鳗之所以能在浑浊水域里精准捕食，靠的不是眼睛，而是一种名为“电场感知”的特殊能力。8月9日，据西安电子科技大学消息：该校空间科学与技术学院副教授张维强团队从上述生物现象中获得灵感，研发出一种新型仿生非接触感知技术，可为智能制造、人机交互和工业检测等领域发展提供科技支撑。
“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’的基本原理。”张维强告诉记者，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。团队借鉴这一机制，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”。“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，就像在传感器周围布下了一张看不见的‘电场蜘蛛网’。”张维强进一步解释，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。
张维强说：“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’。”
传感器的灵敏度有多高？张维强给出了一个直观的数据：“位置移动50微米就能产生约1伏特的电压变化。”50微米大约是一根头发丝直径的一半，这意味着传感器足以捕捉到像指尖划过般的极其轻柔的动作。在超过1万次的“接近—远离”循环测试后，其信号响应依然保持稳定，未出现明显衰减。这套感知系统对各类材质具有广泛的适应性，金属、聚合物、玻璃、木材等均可产生响应。
目前，团队已将该传感器成功应用于机械臂手势识别控制、工业无损检测等领域。下一步，团队将在智能制造、机器人近场感知、装备状态监测和人机交互等方向推动该传感器落地应用。
来源：陕西日报
网编：王慧
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