近日，北京航空航天大学/香港城市大学单光存教授团队联合西南交通大学李鑫博士团队，开发了一种基于铁基非晶薄带的仿生触须传感器，基于铁基非晶薄带的应力阻抗效应实现优异的微弱力信号检测能力，甚至能够感知到1µL水滴的重力以及气流信号。相关研究成果以“Bioinspired Cilia Tactile Sensor Based on Soft Magnetic Amorphous Ribbon”为题在IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement上发表。
铁基非晶薄带不仅具有优异的软磁性能（易被磁化），还具备出色的机械柔韧性。随着电子皮肤的蓬勃发展，仿生触须传感器因其卓越的切向力检测能力而备受关注。然而，开发结构简单、可靠性高的高灵敏度仿生触须传感器仍面临挑战。在此项工作中，研究人员将铁基非晶薄带同时用作人工纤毛和磁测量单元的磁芯，基于其应力阻抗效应实现“力-磁-电”的高效转换。
触须传感器实现外加机械刺激到电信号映射的基本原理为：在交流电的激励下，铁基非晶薄带受到外力作用产生弯曲形变；产生的应力将改变材料内部磁畴结构，从而改变材料有效磁导率，使得交流阻抗产生变化。该触须传感器高度集成，无需永磁体作为磁场源。
实验结果表明，该触须传感器能够检测低至1μL水滴重力（约10 μN、3.3 Pa）；经2000次循环弯曲测试，信号稳定性无显著衰减；成功捕捉人体呼吸气流信号。值得一提的是，该传感器研究是在团队前期基于材料基因工程理念使用数据驱动方法的设计开发的铁基非晶合金材料的基础上开发得到（Xin Li, et al. Applied Materials Today 2023, 35, 101977）。这项研究为磁性非晶合金的传感器应用、仿生传感器研究提供了新思路。
