A Biomimetic Passive Mechanotransduction Mechanism Based on Interfacial Regulation of Ionic p–n Junctions

机械转化 机制(生物学) 离子键合 纳米技术 材料科学 生物物理学 化学 离子 物理 神经科学 生物 有机化学 量子力学
作者
Yiqun Zhang,Yangyang Song,Sijian Lin,Xuyi Zhang,Zhuqing Wang,Xiaodong Wu
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acsnano.4c14157
摘要

Natural skin receptors use ions as signal carriers, while most of the developed artificial tactile sensors utilize electrons as information carriers. To imitate the biological ionic sensing behavior, here, we present a kind of biomimetic, ionic, and fully passive mechanotransduction mechanism leveraging mechanical modulation of interfacial ionic p-n junction (IPNJ) through microchannels. Sensors based on this mechanism do not rely on an external power supply and can encode external tactile stimuli into highly analogous signal outputs to those of natural skin receptors, in terms of both signal type (i.e., ionic potential difference) and signal intensity (≈120 mV). More importantly, the instant interfacial IPNJ regulation characteristic endows the sensors with superior performance when compared to the state-of-the-art piezoionic sensors, including a low detection limit of 0.01 N, fast response/recovery speeds (16 ms/16 ms), ultralow power consumption (pW level), excellent reproducibility (over 100,000 cycles), and good capabilities to resolve both static and dynamic mechanical stimulations. As demonstrations, machine-learning-assisted high accuracy (over 99%) surface texture recognition and object classification are successfully demonstrated with the sensors integrated on robotic hands. This work enriches the family of mechanical sensing mechanisms and provides a path to mimicking natural tactile sensory systems for smart skins, artificial prostheses, and intelligent robots.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
xinxin完成签到,获得积分10
刚刚
爱因斯坦那个和我一样的科学家完成签到 ,获得积分10
1秒前
星辰大海应助胖飞飞采纳,获得10
2秒前
Jia发布了新的文献求助10
2秒前
忐忑的方盒完成签到 ,获得积分10
2秒前
wenwenwang完成签到 ,获得积分10
3秒前
hanna完成签到 ,获得积分10
3秒前
szj完成签到,获得积分10
7秒前
朝朝完成签到 ,获得积分10
8秒前
端庄蜜粉发布了新的文献求助10
9秒前
无奈的代珊完成签到 ,获得积分10
9秒前
小白不科研完成签到,获得积分10
9秒前
cdercder应助小盆呐采纳,获得10
9秒前
Waaly完成签到,获得积分10
9秒前
小蘑菇应助wdlc采纳,获得10
10秒前
陈十八应助Jia采纳,获得80
10秒前
卖萌的秋田完成签到,获得积分10
11秒前
高高梦山完成签到 ,获得积分10
12秒前
不想看文献完成签到,获得积分10
12秒前
不会学习的小郭完成签到 ,获得积分10
14秒前
噔噔蹬完成签到 ,获得积分10
16秒前
even完成签到 ,获得积分10
17秒前
Mason完成签到,获得积分10
18秒前
qwp完成签到,获得积分10
21秒前
coolkid应助端庄蜜粉采纳,获得10
21秒前
coolkid应助端庄蜜粉采纳,获得10
21秒前
22秒前
淡然珍完成签到,获得积分10
26秒前
jin发布了新的文献求助10
27秒前
28秒前
ldzjiao完成签到 ,获得积分10
28秒前
YJ完成签到,获得积分10
29秒前
不会点点发布了新的文献求助20
30秒前
完美采梦完成签到 ,获得积分10
31秒前
31秒前
cigar完成签到,获得积分20
31秒前
Whisper完成签到 ,获得积分10
32秒前
天天完成签到 ,获得积分10
33秒前
wdlc发布了新的文献求助10
34秒前
李灿发布了新的文献求助10
35秒前
高分求助中
Applied Survey Data Analysis (第三版, 2025) 800
Narcissistic Personality Disorder 700
Assessing and Diagnosing Young Children with Neurodevelopmental Disorders (2nd Edition) 700
Handbook of Experimental Social Psychology 500
The Martian climate revisited: atmosphere and environment of a desert planet 500
建国初期十七年翻译活动的实证研究. 建国初期十七年翻译活动的实证研究 400
Transnational East Asian Studies 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3845653
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3387906
关于积分的说明 10550968
捐赠科研通 3108547
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1712903
邀请新用户注册赠送积分活动 824546
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 774877