研究人員利用一種對電場敏感的3D列印材料製造出了一種新型感測器，它能準確識別和分辨10公分（約4吋）外的物體，而無需用手觸摸。這種非接觸式觸控感應器可將類人機器人的靈敏度提升到一個新的水平。

過去幾年來，在生產可彎曲、扭曲和折疊的電子產品方面取得了重大進展，從而產生了各種功能性可穿戴設備。可以理解的是，將下一代觸摸感測器整合到電子人體皮膚中已成為一個重要的考慮因素，並有可能應用於機器人、健康和科技領域。

整合了非接觸式感測技術的電子皮膚可以讓許多人受益。例如，能夠揮動手指或做出手勢來啟動軟體將非常方便–尤其是對於那些無法手持裝置的人來說。此外，視覺障礙者也可以安全地繞過障礙物。當然，這種功能可以擴展到任何連接到物聯網（IoT）的裝置。

目前大多數的觸控感測器都依賴直接觸摸物體，從而在感測器中產生可測量的物理變形和相應的力。然而，根據青島大學研究人員的一項新研究，我們可能離非接觸式感測更近了一步。他們開發出了一種靈敏度極高的觸控感應器，無需直接接觸被偵測物體即可運作。

該研究的通訊作者之一李新林說：”為了實現更高的靈敏度和多功能性，我們開發出了新型複合薄膜，它具有令人驚訝且非常有用的電學特性。”

為了製作複合薄膜，研究人員將少量氮化石墨碳（GCN）與聚二甲基矽氧烷（PDMS）3D列印成網格狀。令人驚訝的是，他們發現將這兩種具有高介電常數（衡量電場中儲存電能的能力）的材料結合在一起後，材料的介電常數很低，因此感測器對電場更加敏感。

(a) 手指接近感測器的示意圖；(b) 手指與感測器之間的距離在0 至150 毫米之間時，電容變化與距離之間的關係

研究人員用自己的手指作為被檢測物體對網格的功能進行了測試，發現網格能感應到0.5至10厘米（0.2至3.9英寸）遠的手指，而且無需實際觸摸，就能清晰地將手指辨識為三維物體。在圓桌和三角鏡上進行測試後，感測器可以準確地識別和區分不同的形狀和動作。

李說：”在靈敏度、響應速度和多次使用後的穩定性方面，性能都非常出色。這為可穿戴設備和電子皮膚領域帶來了新的可能性。”

在感測器取得成功性能之後，研究人員將其整合到一塊印刷電路板上，創建了一個能夠遠端監控人體運動的統一系統。包含新型感測器的電子皮膚貼在手腕上，確保與專門用於捕捉物體三維形狀的設備持續連接，並利用4G 技術將物體的三維形狀即時無線傳輸到智慧型手機、智慧手錶和電腦上。

研究人員計劃改進感測技術，以便大規模生產。他們還將探索檢測形狀和運動以外的可能性。

這項研究發表在《先進材料科學與技術》雜誌。