機器人目前已經具備了視覺和運動能力，但觸覺仍然是一大挑戰。機器人與人類在觸覺感知上的差異，影響了假肢、外科手術機器人等需要精細操作的應用進展。最近，賓州州立大學的研究團隊開發出一種壓力傳感器，旨在縮短這一差距。這款傳感器在幾乎所有方面的性能均優於傳統設計，使用了減少氧化石墨烯氣凝膠（rGOA）作為主要材料。
這種輕質且富含氧的材料經過冷凍鑄造成型，形成特定結構。這一過程使液體與固體的混合物轉化為在某些方向上更強的材料。因此，該傳感器具有極高的靈敏度，能夠檢測廣泛的壓力範圍，並且在時間上保持穩定。以往，要同時實現這些特性一直是一項挑戰。
每個傳感器的直徑僅有8毫米，約等於一枚回形針的大小，但能承受約3盎司的力，並能在超過20,000次的使用循環中保持性能。該傳感器是通過將rGOA置於一層塑料薄膜的銀墨電極和一層薄硅膠之間製成的。這種分層設計保持了穩定的電接觸，增強了傳感器的強度，並使其能夠彎曲以適應曲面或不平的表面。
測試結果顯示，這些傳感器的靈敏度幾乎是傳統傳感器的兩倍。它們對壓力變化的反應時間僅需100毫秒以上，重置時間為40毫秒，完成一次完整的循環少於150毫秒。而標準傳感器則需要超過250毫秒才能完成同樣的過程，這在機器人抓取等需要快速反饋的任務中顯得尤為重要。
當這些傳感器連接成陣列時，其性能將大幅提升。透過微控制器，系統可以實時收集和顯示壓力數據，顯示在表面上施加了哪裡和多少壓力。在測試中，該系統能夠識別物體形狀，根據重量和質地區分食物，無線追蹤手部動作，並監控抓握壓力以避免損壞如豆腐、棉花和蒸包等精緻物品。
研究團隊還發現了這款傳感器的另一個用途：檢測電動車電池的早期膨脹跡象。當鋰離子電池內部壓力過大時，可能導致損壞、過熱甚至火災。這些傳感器能夠檢測複雜表面上的微小壓力變化，因此非常適合用於監控電池健康狀況，並在膨脹變得危險之前發現問題。
目前，該團隊已經申請了臨時專利，並計劃繼續開發這項技術以便商業化應用。他們希望能將傳感器做得更小更輕，以便用於植入物或可穿戴設備，增加溫度和應變感測功能，並創建能夠在某個區域感應非常輕微觸碰的陣列，同時在另一區域承受重壓。這篇論文最初發表於《Nano-Micro Letters》。
