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Thin,soft,3D printing enabled crosstalk minimized triboelectric nanogenerator arrays for tactile sensing

Fundamental Research 2023年第1期3卷 111-117页

作者： Jian Li Yiming Liu Mengge Wu Kuanming Yao Zhan Gao Yuyu Gao Xingcan Huang Tsz Hung Wong Jingkun Zhou Dengfeng Li Hu Li Jiyu Li Ya Huang Rui Shi Junsheng Yu Xinge Yu Department of Biomedical Engineering City University of Hong KongHong Kong 999077China Hong Kong Center forCerebra-Cardiovascular Health Engineering Hong Kong Science ParkNew TerritoriesHong KongChina State Key Laboratory of Electronic Thin Films and Integrated Devices School of Optoelectronic Science and EngineeringUniversity of Electronic Science and Technology of China(UESTC)Chengdu 610054China Shenzhen Research Institute City University of Hong Kong Shenzhen 518057China

With the requirements of self-powering sensors in flexible electronics,wearable triboelectric nanogenerators(TENGs)have attracted great attention due to their advantages of excellent electrical outputs and low-cost processing routes.The crosstalk effect between adjacent sensing units in TENGs significantly limits the pixel density of sensor arrays.Here,we present a skin-integrated,flexible TENG sensor array with 100 sensing units in an overall size of 7.5 cm×7.5 cm that can be processed in a simple,low-cost,and scalable way enabled by 3D printing.All the sensing units show good sensitivity of 0.11 V/kPa with a wide range of pressure detection from 10 to 65 kPa,which allows to accurately distinguish various tactile formats from gentle touching(as low as 2 kPa)to hard pressuring.The 3D printing patterned substrate allows to cast triboelectric layers of polydimethylsiloxane in an independent sensing manner for each unit,which greatly suppresses the cross talk arising from adjacent sensing units,where the maximum crosstalk output is only 10.8%.The excellent uniformity and reproducibility of the sensor array offer precise pressure mapping for complicated pattern loadings,which demonstrates its potential in tactile sensing and human-machine interfaces.

关键词： Tactile sensor Triboelectricnanogenerators self-powering sensors Crosstalk suppression Human-machine interfaces

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