近日，十大博彩评级网 朱雨田教授团队在智能纤维传感与人机交互领域取得重要突破，成功研制出一种神经形态多功能感知单纤维（MSSF），实现了触觉、应变、温度三合一感知，并融合深度学习算法，构建出具备“感知-传输-识别-反馈”全闭环的智能交互系统。相关成果以 “A Neuromorphic Multifunctional Sensing Fiber for Deep Learning Enhanced Wearable Human-machine Interaction” 为题，发表在国际知名期刊 Advanced Functional Materials（2025，影响因子19）上。

随着虚拟现实（VR）、增强现实（AR）技术的快速发展，人机交互系统正朝着沉浸化、智能化、穿戴化方向迈进。传统触觉传感多依赖电极阵列，存在布线复杂、信号串扰、难以集成等问题。如何在一个结构简单、柔软可穿戴的纤维中实现高精度、多模态感知，成为当前研究的难点与热点。

针对传统纤维传感器在多模态信号耦合、结构集成与信号稳定性方面的挑战，研究团队提出了“折叠平行电极+离子凝胶复合” 的协同设计策略，开发出一种兼具高空间分辨率、宽应变范围与温度自补偿能力的神经形态多功能感知单纤维（MSSF）。该纤维在结构与功能层面实现了跨尺度协同优化：通过熔融挤出3D打印技术，将热塑性聚氨酯（TPU）与离子液体（IL）均匀共混，离子液体在TPU基体中形成连续分布的离子传输通道，赋予纤维优异的应变传感性能与温度敏感性，同时通过折叠平行电极设计，在单根纤维中实现电容式触觉定位，无需任何分布式电极阵列。经过材料配比（TPU:IL = 1:1）、打印温度（180°C）与纤维直径（0.4–1.0 mm）的系统优化，所得MSSF在多项性能指标上表现卓越：触觉定位分辨率达毫米级，响应时间＜16 ms；应变检测范围覆盖0–900%，检测限低至0.1%；温度检测灵敏度达4.04% °C^-1，分辨率达0.1 °C，且在5000次循环测试中仍保持优异的信号稳定性与机械耐久性。结果表明，材料-结构-功能一体化设计在实现纤维传感器高灵敏度、高线性度与多模态解耦中起到决定性作用。

图一 (A)用于AI增强型可穿戴人机交互的神经形态多功能感知纤维示意图。(B)MSSF的结构设计与材料。

图二. MSSF的触觉感知机制(A)(i)MSSF的触觉感知结构及其等效模型；(ii)连续滑动时ΔC/C₀随触控位置（相对于电极）的变化关系。(B)间歇按压时ΔC/C₀随触控位置（相对于电极）的变化关系。(C)接触宽度对ΔC/C₀的影响。(D)接触面积对ΔC/C₀的影响。(E)按压持续时间对电容信号的影响。(F)纤维间距对输出电容的影响。(G)传感器的触觉响应/恢复时间测量。

图三.基于深度学习的触觉意图解码（A）数字识别过程中的传感器阵列工作示意图。(B)双分支深度学习框架架构。(C)训练集与测试集损失值对比。(D)训练集与测试集准确率曲线。(E)识别结果的混淆矩阵。

该研究通过材料与结构的协同设计，成功开发出一种神经形态多功能感知单纤维（MSSF），在一个纤维平台上集成了触觉、应变和温度传感。

核心突破在于：提出“折叠平行”电极设计，仅用单根纤维和末端电极即可实现毫米级精度的触觉定位。纤维同时具备0-900%的宽范围应变感知能力，以及高灵敏度（4.04% °C⁻¹）、高分辨率（0.1°C）的温度监测功能。结合深度学习算法，实现了手写数字100%识别与10种手势的精准分类，并成功演示了从手势感知到机器人实时控制的完整闭环交互。该工作为下一代可穿戴人机交互系统提供了一个结构简洁、功能集成、AI原生的通用感知平台。

十大博彩评级网 硕士研究生陈鑫，周洁纯为论文第一作者，朱雨田教授、黄金荣博士为共同通讯作者。杭州师范大学为论文唯一单位。