网购也能“摸质感”,表面触摸技术是什么黑科技?

想象一下 , 你的手机屏幕上有六根吉他弦的图像 , 使用一种名叫表面触觉的技术 , 可在吉他弦对应的区域 , 有针对性地增加摩擦力 , 这时你就能真实感受到虚拟的吉他弦 。
在网上购买桌布时 , 表面触觉可在一定程度上于触屏表面复现不同布料的触感 , 从而让你轻松体验产品的触觉信息 。 对盲人来说 , 由于视觉信息的缺失 , 这种更好的触觉反馈可为他们提供更多便利 。
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表面触觉技术成为AdvancedMaterials封面论文 , 本文配图如无特殊说明均出自当期论文
这是香港理工大学助理教授马源和德克萨斯A&M大学辛西娅·希普韦尔(CynthiaHipwell)教授近期的论文成果 。 日前 , 相关论文以《纳米结构形状和表面能对电粘附人机界面性能的影响》(NanotextureShapeandSurfaceEnergyImpactonElectroadhesiveHuman–MachineInterfacePerformance)为题 , 发表在AdvancedMaterials上 , 并成为当期封面论文[1] 。
论文标题:纳米结构形状和表面能对电粘附人机界面性能的影响
其中 , 德克萨斯A&M大学博士生李忻怡担任共同第一作者 , 马源担任共同第一作者及共同通讯作者 , 希普韦尔担任共同通讯作者 。
深入解释电粘附控制的摩擦力 , 以及和屏幕表面形貌之间的关系
马源和李忻怡表示 , 该研究主要解释了电粘附控制的摩擦力、与屏幕表面形貌之间的关系 。 电粘附增强摩擦力 , 可在手机、平板电脑、汽车触屏等触屏表面实现力学反馈 , 让用户获得触感反馈等体验 。 在触屏上的体验效果远胜于现有的偏心电机或线性马达所能带来的触感反馈 。
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电粘附增强摩擦力 , 可在手机、平板电脑、汽车触屏等触屏表上让用户获得触感反馈等体验
尽管早在20世纪20年代 , 人类就已经发现电粘附增强摩擦力的现象 , 国内外学者也对该现象开展了研究 , 但针对手指与电粘附屏幕之间的复杂界面 , 却从未有过细致且全面的分析 。
其原因在于 , 手指与电粘附屏幕界面包含接触力学、毛细力、范德华力、静电场等多种物理因素 , 因此建模分析难度很高 。 然而 , 一旦缺少深入分析 , 就无法完善现有的电粘附屏幕 。
具体来说 , 当前的电粘附屏幕尽管可在一定条件下 , 去调控手指在屏幕上感受到的摩擦力 , 进而使用户感知到虚拟材质、虚拟按钮 。 但在不同环境下 , 不同用户的体验效果不一致、且不够稳定 , 主要原因有环境湿度、手指出汗等 。
要想让虚拟触觉产品面向广大用户 , 就要对屏幕在微米、纳米尺度的形貌和粗糙度进行精细设计和优化 。 但是 , 由于屏幕形貌的参数众多 , 盲目调整参数无法达到理想效果 。
因此 , 研究团队对手指接触屏幕界面进行了多物理耦合建模 , 并综合分析接触力学、毛细力、范德华力、静电场等物理因素对摩擦力调控的影响 , 最终根据这一模型 , 提出了屏幕界面形貌的改进方向 , 进而获得更好、更稳定的摩擦力调控效果 , 为电粘附摩擦力调控触屏的商业化奠定基础 。
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研究团队对手指接触屏幕界面进行了多物理耦合建模 ,, 并综合分析了接触力学、毛细力、范德华力、静电场等物理因素对摩擦力调控的影响
从实际触觉体验出发 , 立项并研究界面多物理问题
该研究立项前 , 李忻怡、马源等人先体验了基于电粘附的摩擦力调控的触屏样品 , 结合自身触感他们认为该技术具有巨大潜力 。