【仪表网 研发快讯】近日，材料学院宋国勇教授、王磊教授团队在多功能仿生传感研究方面取得重要进展，相关成果以“Simulation of Tilt Sensor for Hand Motion Capture, Expression, and Haptic Feedback”为题，发表于国际材料科学领域顶级期刊《Advanced Functional Materials》。该研究基于液态金属的动态润湿机制，设计出一种新型倾斜传感器，首次在同一平台内实现了手势捕捉、手语表达与触觉反馈三大核心功能的协同模拟，为智能人机交互、可穿戴设备和机器人触觉感知提供了全新解决方案。
人手作为感知外界与表达意图的精密器官，兼具运动、触觉识别和语言沟通等复杂功能。然而，现有传感技术多局限于单一功能(如形变传感或压力传感)，难以在集成系统中同时高精度地模拟手部姿态、手势语言和表面纹理/硬度感知。针对这一瓶颈，研究团队在异构微尺度通道内构建出固‑液‑气三相界面体系。当传感器倾斜时，重力引起的拉普拉斯压力变化驱动液‑气界面迁移，导致液态金属表面形变，进而实现电阻信号与倾斜角度的高度线性映射。该传感器具备2°的高分辨率、1.78秒的快速响应、超过15,000次的循环稳定性以及40天的长期可靠性，检测范围覆盖-90°至90°。
在此基础上，团队将多个并列传感器单元分布于手指非关节部位，构建了穿戴式手语识别系统。不同手势形成独特的“电阻指纹”，实现了手部动作的实时高保真捕捉，并进一步将特定倾斜轨迹编码为字母信息，成功输出可编程语言信号，拓展了传感器的信息交互功能。更值得一提的是，通过搭建三维扫描平台，该传感器还被用于表面轮廓重建和弹性模量分布成像，可对大范围表面(如涂层、复合材料)进行微米级粗糙度扫描，并能区分模量差异(检测范围0.0568~4.17 MPa)，揭示光学平滑表面下“不可见”的力学非均匀性，展现出类皮肤的触觉感知能力。
该论文第一作者为材料学院2024级博士研究生陈春和展飞，宋国勇教授和王磊副教授共同指导了该工作。
研究工作得到了雄安新区科技创新专项(2025XAGG0054)和中央高校基本科研业务费(BLX202343)的资助，感谢我校林业资源高值化利用创新平台提供的分析测试支持。
引用：材料学院科研团队在液态金属仿生传感领域取得重要突破-北京林业大学【引用时间：2026年9月30日】
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