大阪大學研究人員開發出柔韌可彎曲的光學傳感器 揉成一團也能用

近年來，成像技術取得了令人矚目的進步，從每秒能捕捉 200 多萬幀圖像的高速光學傳感器，到只需一個像素就能捕捉圖像的小型無鏡頭相機，不一而足。大阪大學的研究人員在超薄聚合物薄膜上使用碳納米管和有機晶體管制造出了一種柔軟、柔韌的無線光學傳感器。這項創新有望爲成像技術和非破壞性分析技術帶來新的可能性。

在最近發表於《先進材料》（Advanced Materials）上的一項研究中，大阪大學科學與工業研究所（SANKEN）的研究人員在一種超薄柔性薄片上開發出了一種光學傳感器，這種傳感器可以彎曲而不會斷裂。事實上，這種傳感器非常靈活，即使被揉成一團也能正常工作。

在照相機中，光學傳感器是感應穿過鏡頭的光線的裝置，類似於人眼的視網膜。

傳感器設計的創新

"傳統的光學傳感器是使用無機半導體和鐵電材料製造的，"該研究的主要作者 Rei Kawabata 說。"這使得傳感器變得僵硬，無法彎曲。爲了避免這個問題，我們研究了另一種探測光的方法。"

與傳統的光傳感器不同，研究人員使用的是印在超薄聚合物基底（小於 5 微米）上的微小碳納米管光電探測器陣列。當暴露在光線下時，碳納米管會發熱，形成熱梯度，然後產生電壓信號。在印刷過程中摻入化學載體可進一步提高納米管的靈敏度。利用這些納米管，可以測量可見光以及與熱或分子有關的紅外光。

用於寬帶紅外熱分析的集成有機電路的超靈活無線成像儀利用片狀光學傳感器對光、熱和分子進行探測和成像。

無線技術集成

除了碳納米管傳感器，聚合物基板上還印有有機晶體管，將電壓信號組織成圖像信號。要讀取這種信號，計算機不需要通過電線與傳感器進行物理連接。取而代之的是一個無線藍牙模塊。

該研究的資深作者荒木禎平說："有了這套無線系統，我們的成像儀就能附着在柔軟和彎曲的物體上，對其表面或內部進行分析，而不會損壞它們。"

集成了碳納米管光電探測器和有機晶體管的片式光學傳感器

研究人員製作了薄片型光學傳感器的原型，並測試了其感應人體手指或電線等物體的熱量以及流經管道的葡萄糖的能力。他們發現，這種光學傳感器在很寬的波長範圍內都具有很高的靈敏度。此外，在室溫和大氣條件下，測試表明它具有很高的彎曲耐久性，即使被揉皺也能正常工作。

這種無線測量系統和薄片型光學傳感器的獨特優勢將爲執行許多任務（如無需採樣即可評估液體質量）帶來更簡單的新方法。研究人員認爲，它在無損成像、可穿戴設備和軟機器人等許多應用領域都大有可爲。

編譯來源：ScitechDaily