潮新闻 记者 翁云骞 通讯员 宣科 高晓静

　　随着AI技术的发展，越来越多科研团队和制造业企业向“人形机器人”赛道进军。不过，要让人形机器人拥有和人类一样的感知能力，还得为其穿上一层“电子皮肤”。这就涉及到柔性电子学这个新兴学科。

　　近日，2022年宁波市科学技术进步奖揭晓，中国科学院宁波材料所“柔性磁性薄膜的物性调控与柔性磁传感器”项目获一等奖。项目瞄准的，正是全世界科学家争相发力的柔性电子技术方向。

　　“首先我们要了解柔性磁性材料，如常见的铁、钴、镍等的生长规律以及在特定条件下磁性的演化规律；在此基础上，结合微观结构设计，我们可以制备拉伸稳定的柔性磁性结构，进而为制造柔性磁传感器等先进器件提供理论与材料技术支持。”宁波材料所研究员刘宜伟博士告诉记者。

　　作为国内最早开始柔性磁性薄膜制备及物性调控研究的团队之一，宁波材料所党委书记李润伟研究员带领大家从制备工艺入手，努力让刚性磁性材料柔性化，并探索柔性磁性材料物性的调控规律与微观机理，揭开柔性磁性材料从制备到器件、从宏观到微观的诸多奥秘。

团队负责人李润伟研究员在指导学生

　　将刚性磁性材料柔性化，目前主流的路径是通过物理气相沉积方法，让纳米级的磁性原子团“长”到柔性衬底上。

　　听起来虽然容易，但刚性的磁性材料与柔性衬底的机械性能相差甚远，给连续、均匀磁性薄膜的生长带来很大挑战。

　　“刚开始那两三年，实验室制备出来的柔性磁性薄膜机械性能十分不稳定，生长好的薄膜，刚从真空腔体取出来，表面就已形成很多裂纹。”刘宜伟研究员介绍，此后，团队通过调控柔性衬底的模量、设计微结构等，比如将柔性磁性薄膜直接设计成可拉伸的“手风琴”构造……通过不断调整硬磁材与软衬底之间的“适配性”，终于生长出了连续、均匀的柔性磁性薄膜。

　　制备只是第一步，搞清楚特殊条件下柔性磁性薄膜的物性演化规律才是关键。

　　刘宜伟研究员介绍，磁性薄膜的磁性来源于微观的磁畴结构。当把磁性薄膜柔性化后，弯曲或拉伸等特殊条件就会使得磁畴方向发生变化，进而影响磁性。

　　通过长期试验试错，宁波材料所的科研人员精准观测和总结了不同磁性材料在“柔性化”之后的性能变化情况和微观机制。同时，借助一系列微观“应力工程”方案设计，实现了柔性磁性薄膜在大应变下磁性能的稳定性，建立起10几种柔性磁性材料物性调控及器件设计方案的“数据库”。

　　“有了这个数据库，未来要定制不同性能的柔性磁性薄膜，就只需‘按图索骥’进行调配，很方便。”刘宜伟说。

　　在此基础上，团队还获得了在大形变下性能稳定的柔性磁传感器，应用于三维触觉传感器中，可以实现不同方向应力的识别；应用于仿生触觉传感器领域，率先实现了微应力感知与同步数字信号输出。这为机器人皮肤感知应用迈出了关键的一步。

每个手指都搭载有可拉伸弹性传感器的康复手套，可应用于VR游戏、手部康复和人机交互等领域

　　一项基础研究新成果，往往可以推动相关领域实现跨越式发展。在刘宜伟看来，得益于在柔性磁电功能薄膜方向上从基础研究到产业化的布局，宁波在柔性显示、柔性传感等领域已获得巨大先发优势。

　　譬如去年，宁波高新区柔性电子未来产业先导区就成功入选浙江省首批未来产业先导区培育创建名单。当地抓紧布局谋划，助力实验室里的前沿技术，更好地转化成新兴产业集群。

　　据介绍，宁波材料所柔性磁电功能材料与器件团队将以智慧医疗健康、机器人等产业对柔弹性磁电功能材料与器件的重大需求为牵引，突破制备、加工及应用的关键技术，努力抢占“弹性电子技术”的科技制高点，为打造宁波材料所“弹性电子”的标签，推动宁波及浙江省柔性电子未来产业发展作出贡献。

　　（原文发布于2023年8月29日潮新闻客户端）

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