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科技日报记者 张梦然

可穿戴人机界面设备（HMI）可用于控制机器、计算机、音乐播放器和其他系统。传统HMI面临的挑战是容易因人体皮肤上的汗水失效。美国加州大学洛杉矶分校科学家在《应用物理评论》杂志发表论文称，他们开发出一种基于软磁弹性传感器阵列的可拉伸、便宜且防水的HMI，可将手指按压产生的机械压力转换为电信号。

该设备包括两个主要组件：第一个组件是将机械运动转换为磁响应的层。它由一组多孔硅胶基质中的微磁体组成，可将温和的指尖压力转换为磁场变化；第二个组件是由图案化的液态金属线圈组成的磁感应层，这些线圈响应磁场变化并通过电磁感应发电。

研究人员称，由于材料的柔韧性和耐用性，磁弹性传感器阵列可在诸如卷曲、折叠和拉伸等变形下产生稳定的功率。由于这些引人注目的功能，该设备可将人体生物力学活动转化为电信号，用于人体驱动的HMI。

磁弹性传感器阵列（左），它贴合人体皮肤，即使暴露在液体中也能正常工作。它可以与音乐命令组件交互：播放、暂停、下一个和上一个。自供电磁弹性传感器阵列可卷曲、可拉伸（右）。图片来源：加州大学洛杉矶分校

运行HMI所需的能源来自佩戴者的动作。这意味着不需要电池或其他外部电源组件，使HMI更加环保和可持续。该设备在各种真实情况下进行了测试，包括有水的情况——淋浴、暴雨或剧烈运动期间。该设备在潮湿时工作良好，因为磁场受水的影响不大。

研究人员还研究了一系列制造和组装技术，以优化设备将生物力学转换为电能的能力。他们发现，通过控制柔性薄膜的厚度和磁性粒子的浓度，可在性能和灵活性之间取得平衡。

为测试该系统，研究人员进行了一系列实验，磁弹性传感器阵列不仅可充当灯的无线开关按钮，还可以控制音乐播放器的命令功能，代表播放、暂停、下一个和上一个的动作。这些测试保证了多功能防水HMI的新应用，使其能控制多种类型的智能设备。

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