中科院化学所宋延林/苏萌团队AM：在印刷非接触式人机交互界面方面取得新进展

高分子科学前沿 · 公众号 · 化学 · 2025-02-01 08:00

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人类获取的信息70%以上来源于视觉，眼睛作为生物采集的关键感知器官之一，具有极高的研究价值。其中，眼动追踪传感器在无干扰、隐蔽监测人类视觉行为方面展现出巨大潜力。目前，大多数眼动追踪设备依赖复杂的传感系统，图像处理过程繁琐且设备体积较大；而基于隐形眼镜的侵入式方案虽然具备一定的便携性，但其测量精度有限，并可能引发异物引入的不适感。因此，探索一种高成本效益、操作便捷、高精度追踪眼球信号策略具有重要意义。

在国家自然科学基金委、科技部、中国科学院和北京分子科学国家研究中心的支持下，绿色印刷实验室宋延林/苏萌团队开展了可控印刷多维度、多功能微纳传感器件等方面的研究，取得了系列进展（Adv. Mater., 2018, 30, 1703963; Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 14234; Adv. Mater., 2020, 32, 1907280; ACS Nano, 2022, 16, 10; Adv. Intell. Syst., 2023, 5, 2200307; Nat. Commun., 2023, 14, 1204; Adv. Mater. 2024, 36, 2404740）。

最近，该团队基于仿生矿化策略，在玻璃基底上成功制备了大晶粒钙钛矿薄膜，并构建了集成钙钛矿光电探测器的智能眼镜系统，实现了基于眼球操控的人机交互展示。该策略通过引入聚丙烯酸钠界面层，有效钝化了薄膜缺陷，促进高质量钙钛矿薄膜生长。基于此制备的钙钛矿光电传感器在500 Lux光照条件下，实现了接近300倍的开关比，并展现出高达22.09 A/W的光响应性能。他们进一步将高性能钙钛矿光电传感器阵列集成为可穿戴智能眼镜，通过卷积神经网络算法的优化，智能眼镜可以实现眼球运动的高精度识别。在角度分辨率5°测试条件下，识别准确率高达99.86%；对于9种不同指令，识别准确率达到99.08%。此外，操控者通过控制眼球轨迹操控模型汽车在复杂场景中的准确行进，展现了突出的人机交互能力。

相关研究成果近期发表在Advanced Materials (Adv. Mater. 2025, 2412329. DOI: 10.1002/adma.202412329)，第一作者是硕士生胡峪铭，通讯作者是宋延林研究员和苏萌研究员。