我室侯成义、张青红《Advanced Materials》: 可视化-数字化协同的智能交互纤维

目前，人造传感网络已能够利用电学传感模仿多种人体感知功能，但是为了进一步实现人-机交互，人造器件还应具有更丰富的传感模式并提供有效的感官反馈从而与人形成互动。近日，东华大学的研究团队（https://pilab.dhu.edu.cn/afmg）开发了一种可视化与数字化协同的智能交互纤维电子器件（self-powered opto-electronic synergistic fiber sensor，SOEFS），它不需要电源即可在外界力的作用下反馈协同增强的可见光信号和电信号。这种纤维电子器件具有优异的弹性和耐久性，可量产、可编织、可洗涤，有望应用于智能服装，打造人与自然智能交互的新界面。

图1.基于SOEFS的智能交互手套及其人-机交互应用

研究人员已成功将SOEFS用于智能交互手套（Smart Glove）的开发。Smart Glove利用嵌入式的微处理器提取并处理手套不同区域SOEFS产生的电学信号，实现了手势识别、AR交互、机械手操控等功能。同时，进一步利用SOEFS的光学协同反馈提高了手势判断的精准度，并达到了电学传感可视化的目的。

图2.基于SOEFS的水下智能交互演示

研究人员还将SOEFS集成于潜水服上，不需携带额外电源，即可实现水下人员的姿态和运动监测，SOEFS的水下电学信号在远距离传输中能够保持稳定。同时，利用SOEFS的动作发光功能，可以为水下弱光环境中人员间的相互交流、近距离照明提供帮助。这些功能展示了SOEFS在水下信息交互、应急救援等应用中的优势。

图3.SOEFS的连续化批量制备

SOEFS的连续化批量制备技术源于团队前期自主研发的工业级方案（Nature Communications, 2019, 10, 868. ACS Applied Materials & Interfaces, 2020, 12, 28451. Advanced Materials, 2021, 33, 2100782.）。

该成果以《可视化-数字化协同的自发电交互式纤维电子器件》(“Self-poweredinteractive fiber electronics with visual-digital synergies”)为题发表于国际知名学术期刊《先进材料》(Advanced Materials, 2021, doi:10.1002/adma.202104681)。东华大学为论文第一完成单位，材料科学与工程学院长学制博士研究生杨伟峰为第一作者，侯成义副研究员、张青红研究员为共同通讯作者。

该研究工作得到了国家自然科学基金、上海市启明星计划、东华大学励志计划等基金的资助。