CN118913489A - 一种人工触觉感知系统及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人工触觉感知系统及其应用，该系统包括薄膜晶体管以及电容式触觉传感器，电容式触觉传感器为由上电极、介电层和下电极依次叠置而成的三明治结构，上电极包括第一衬底和第一导电层，下电极包括第二衬底和第二导电层，第二导电层设置在介电层的正下方，第二导电层与介电层之间具有空隙，薄膜晶体管包括自下而上依次设置的第三衬底、第三导电层、绝缘层和电极组件，第三导电层与第二导电层通过第一导线连接，两个电极为人工触觉感知系统的信号输出端。该系统能够实现信号的感测、计算和存储功能，可应用于实现模拟人脑的多重记忆功能、摩斯电码的解码功能和仿生高通滤波功能，有望在下一代电子皮肤和可穿戴人机界面中发挥重要作用。

Description

一种人工触觉感知系统及其应用

技术领域

本发明涉及电子器件及其制备技术领域，具体涉及一种人工触觉感知系统及其应用。

背景技术

进入5G和物联网（IoT）时代，数据量正经历爆炸式增长。然而，现有的人工智能技术仍主要基于计算单元和存储单元分离的冯·诺伊曼架构。这种架构导致了数据传输效率低下，并限制其计算速度。因此，对于需要复杂模式识别或实时分析的任务来说，此体系的能效较低。相比之下，受大脑启发的神经形态计算将储存和处理功能集成在一起，从而实现对信息的并行处理，并展现出高效性。值得注意的是，对于基于硬件的神经形态计算而言，构建能够模拟神经形态功能、实现高效计算和数据处理的可靠器件是非常必要的。目前，两端忆阻器和三端晶体管神经形态器件已经被提出用于神经形态计算，并展现出巨大的应用潜力。另一方面，人机交互、生物机器人和智能传感系统等智能技术正迅猛发展。这一趋势推动了对灵活智能传感器的需求。与此同时，人体在外界信号的作用下，感觉器官中的感受器会产生生理反应，将这些信号转化为电信号和化学信号。随后，这些神经信号传递到大脑皮层，形成感知活动。

目前，基于单个神经形态器件和独立电子皮肤等传感器的系统无法同时实现信息的感测、计算和存储。因此，研发具有感测、计算和存储一体化功能的多功能集成电子器件显得尤为重要。鉴于此，本发明提出了一种人工触觉感知系统及其应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题提供一种人工触觉感知系统及其应用，该人工触觉感知系统通过电容式触觉传感器感测外界的压力信号并将压力信号转换为电信号，并以薄膜晶体管作为神经形态器件和信息处理存储元件，通过薄膜晶体管实现对电信号的计算和存储，从而实现信号的感测、计算和存储功能，该人工触觉感知系统可应用于实现模拟人脑的多重记忆功能、摩斯电码的解码功能和仿生高通滤波功能，有望在下一代电子皮肤和可穿戴人机界面中发挥重要作用。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种人工触觉感知系统，所述的人工触觉感知系统包括薄膜晶体管以及与所述的薄膜晶体管串联的电容式触觉传感器，所述的电容式触觉传感器为由上电极、介电层和下电极依次叠置而成的三明治结构，所述的上电极包括第一衬底和第一导电层，所述的第一衬底为PET薄膜，所述的介电层为壳聚糖薄膜，所述的介电层沉积在所述的第一导电层的表面，所述的下电极包括第二衬底和第二导电层，所述的第二衬底的材料为弹性体，所述的第二衬底的表面具有金字塔形微结构阵列，所述的第二导电层为沉积在所述的第二衬底的表面的导电颗粒，所述的第二导电层设置在所述的介电层的正下方，所述的第二导电层的表面的边缘设置有一圈绝缘材料组成的垫高圈，所述的第二导电层与所述的介电层之间具有空隙，所述的薄膜晶体管包括自下而上依次设置的第三衬底、第三导电层、绝缘层和电极组件，所述的绝缘层为固态电解质膜，所述的电极组件包括两个电极及连接所述的两个电极的导电界面，其中一个所述的电极为所述的薄膜晶体管的源极，另一个所述的电极为所述的薄膜晶体管的漏极，所述的导电界面为半导体沟道，所述的两个电极和所述的导电界面的材料均为金属氧化物，所述的第三导电层的材料为氧化物，所述的第三导电层为所述的薄膜晶体管的栅极，所述的薄膜晶体管的栅极与所述的第二导电层通过第一导线连接，所述的两个电极为所述的人工触觉感知系统的信号输出端。

本发明人工触觉感知系统的工作原理：上电极受压后，介电层与第二导电层之间的空隙减小，介电层与第二导电层之间的接触面积增大，电容式触觉传感器的电容值增加，电容式触觉传感器感测外界的压力信号并将压力信号转换为电信号，该电信号通过第一导线传输至薄膜晶体管的栅极，触发薄膜晶体管的固态电解质膜内部质子的迁移，对薄膜晶体管的半导体沟道产生调控效应，实现对薄膜晶体管的输出电流大小的精细调控，通过检测薄膜晶体管的源极和漏极之间的沟道电流，实现触觉感知。

作为优选，所述的弹性体为聚二甲基硅氧烷（PDMS），所述的第二导电层包括第一沉积层和第二沉积层，所述的导电颗粒为铝颗粒、银颗粒、金颗粒中的任意一种颗粒与氧化铟锡（ITO）颗粒的组合，所述的氧化铟锡颗粒通过磁控溅射溅射沉积在所述的第二衬底的表面形成所述的第一沉积层，所述的铝颗粒、所述的银颗粒或所述的金颗粒通过热蒸镀沉积在所述的第一沉积层的表面形成所述的第二沉积层。

作为优选，所述的第三衬底为玻璃衬底，所述的固态电解质膜的材料为壳聚糖，所述的第一导电层和所述的第三导电层的材料均为氧化铟锡，所述的两个电极和所述的导电界面的材料均为氧化铟锡（ITO）、氧化铟锌（IZO）、氧化铟钨（IWO）或铟镓锌氧化物（IGZO），所述的电极组件为图案化的电极组件，所述的电极组件通过一步掩膜法沉积在所述的固态电解质膜的表面。

作为优选，所述的固态电解质膜的制备方法为：配制壳聚糖溶液，采用滴涂法将壳聚糖溶液滴涂到所述的第三导电层的表面，烘干后，即在所述的第三导电层的表面形成所述的固态电解质膜。

作为优选，所述的垫高圈的高度为200 μm~2 mm。

作为优选，所述的绝缘层的厚度为1~50 μm，所述的两个电极的厚度分别为100~300 nm，所述的导电界面的厚度为10~50 nm。

作为优选，所述的下电极的制备方法为：准备带有倒金字塔形凹坑阵列的硅模具，先配制含有所述的弹性体的组分的溶液，再将该溶液倒入所述的硅模具，烘干后脱模，即得到表面具有金字塔形微结构阵列的所述的第二衬底，然后在所述的第二衬底的表面沉积所述的导电颗粒形成所述的第二导电层，即得到所述的下电极。采用带有倒金字塔形凹坑阵列的硅模具制备第二衬底，不仅优化了电容式触觉传感器的制造流程，还极大地提升了电容式触觉传感器的灵敏度与响应速度。

作为优选，所述的介电层的制备方法为：配制壳聚糖溶液，采用滴涂法将壳聚糖溶液滴涂到所述的第一导电层的表面，烘干后，即在所述的第一导电层的表面形成所述的介电层。

作为优选，所述的电容式触觉传感器的封装方法为：在所述的第二导电层的一侧连接所述的第一导线，在所述的第一导电层的远离所述的第一导线的一侧连接第二导线，在所述的第二导电层的表面的边缘设置一圈所述的垫高圈，再将所述的介电层朝下，使沉积有所述的介电层的上电极叠放在所述的垫高圈上，即得到具有三明治结构的所述的电容式触觉传感器，最后用绝缘膜包裹所述的电容式触觉传感器。

上述人工触觉感知系统可实现多种应用，包括模拟人脑的多重记忆功能、摩斯电码的解码功能以及仿生高通滤波功能。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1）本发明首次实现了电容式触觉传感器与薄膜晶体管的创新性集成，能够通过外界压力直接作用于电容式触觉传感器，进而动态调控薄膜晶体管的响应特性；

2）本发明人工触觉感知系统具有成本低廉的优点，其通过电容式触觉传感器感测外界的压力信号并将压力信号转换为电信号，并以薄膜晶体管作为神经形态器件和信息处理存储元件，通过薄膜晶体管实现对电信号的计算和存储，从而实现信号的感测、计算和存储功能，能够为形成感测与存储一体化的多功能集成电子器件提供技术支持，不仅拓宽了电容式触觉传感器的应用领域，也为压力-电信号转换技术开辟了新的研究路径，本发明人工触觉感知系统有望在下一代电子皮肤和可穿戴人机界面中发挥重要作用；

3）通过对本发明人工触觉感知系统的电容式触觉传感器施加不同数量的压力，以调控薄膜晶体管的输出信号，此外，还能通过对本发明人工触觉感知系统的电容式触觉传感器施加不同大小的压力来模拟人脑的多重记忆功能，从而实现本发明人工触觉感知系统在实现模拟人脑的多重记忆功能中的应用；

4）通过对本发明人工触觉感知系统的电容式触觉传感器施加有规律的压力，可实现摩斯电码的解码功能和仿生高通滤波功能，从而实现本发明人工触觉感知系统在实现摩斯电码的解码功能和仿生高通滤波功能中的应用。

附图说明

图1为实施例中人工触觉感知系统的结构示意图；

图2和图3为实施例中人工触觉感知系统在不同测试条件下的沟道电流响应曲线；

图4为实施例中人工触觉感知系统模拟人脑的多重记忆的模型；

图5为实施例中人工触觉感知系统对摩斯电码的解码功能的测试结果；

图6和图7为实施例中人工触觉感知系统实现仿生高通滤波功能的测试结果。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。本发明中未加限定的组件、材料、工艺方法均采用本领域的常规技术手段。

实施例：一种人工触觉感知系统，如图1所示，包括薄膜晶体管200以及与薄膜晶体管200串联的电容式触觉传感器100，电容式触觉传感器100为由上电极、介电层160和下电极依次叠置而成的三明治结构，上电极包括第一衬底180和第一导电层170，第一衬底180为PET薄膜，介电层160为壳聚糖薄膜，介电层160沉积在第一导电层170的表面，下电极包括第二衬底110和第二导电层，第二衬底110的材料为弹性体，第二衬底110的表面具有金字塔形微结构阵列140，第二导电层为沉积在第二衬底110的表面的导电颗粒，第二导电层设置在介电层160的正下方，第二导电层的表面的边缘设置有一圈绝缘材料组成的垫高圈150，第二导电层与介电层160之间具有空隙190，薄膜晶体管200包括自下而上依次设置的第三衬底210、第三导电层220、绝缘层230和电极组件，绝缘层230为固态电解质膜，电极组件包括两个电极240及连接两个电极240的导电界面250，其中一个电极240为薄膜晶体管200的源极，另一个电极240为薄膜晶体管200的漏极，导电界面250为半导体沟道，两个电极240和导电界面250的材料均为金属氧化物，第三导电层220的材料为氧化物，第三导电层220为薄膜晶体管200的栅极，薄膜晶体管200的栅极与第二导电层通过第一导线310连接，两个电极240为人工触觉感知系统的信号输出端。

本实施例中，弹性体为聚二甲基硅氧烷，第二导电层包括第一沉积层120和第二沉积层130，导电颗粒为铝颗粒与氧化铟锡颗粒的组合，氧化铟锡颗粒通过磁控溅射溅射沉积在第二衬底110的表面形成第一沉积层120，铝颗粒通过热蒸镀沉积在第一沉积层120的表面形成第二沉积层130，第三衬底210为玻璃衬底，固态电解质膜的材料为壳聚糖，第一导电层170和第三导电层220的材料均为氧化铟锡，两个电极240和导电界面250的材料均为氧化铟锡，电极组件为图案化的电极组件，电极组件通过一步掩膜法沉积在固态电解质膜的表面，其中，电极组件的制备方法为：利用直流磁控溅射沉积系统，在纯氩气氛围中，通过一步掩膜法在固态电解质膜的表面溅射氧化铟锡，由于自绕射效应，两个电极240之间会形成薄的导电界面250，最终沉积得到图案化的电极组件，具体地，溅射功率、工作电压、氩气流速和溅射时间分别设定为80 W、0.8 Pa、40 sccm和15 min。

本实施例中，下电极的制备方法为：准备带有倒金字塔形凹坑阵列的硅模具，该硅模具的每个倒金字塔形凹坑的顶部正方形边框的边长为15 μm，每个倒金字塔形凹坑的深度为10 μm，相邻的倒金字塔形凹坑中心的间距为30 μm；先配制含有弹性体的组分的溶液，该溶液可采用市售产品配制而成，本实施例中采用的是美国陶氏化学公司生产的DC184型产品，由该产品的PDMS预聚体（即DC184型产品的Part A）和固化剂（即DC184型产品的PartB）按质量比10:1充分混合配制而成；再将该溶液倒入硅模具，70℃/2h烘干后脱模，即得到表面具有金字塔形微结构阵列140的第二衬底110，然后在第二衬底110的表面沉积导电颗粒形成第二导电层，即得到下电极。

本实施例中，第二导电层的制备方法为：首先通过现有磁控溅射技术沉积在第二衬底110的表面沉积氧化铟锡颗粒形成第一沉积层120，磁控溅射沉积过程中，溅射功率、工作电压、氩气流速和溅射时间分别设定为80 W、0.8 Pa、40 sccm和10 min；随后，采用现有热蒸镀技术在形成第一沉积层120的表面沉积铝颗粒形成第二沉积层130。

本实施例中，固态电解质膜的制备方法为：在超净室内，将壳聚糖粉末、去离子水和冰醋酸以1:48:1的质量比混合均匀，配制2wt%的壳聚糖溶液；采用滴涂法将壳聚糖溶液滴涂到第三导电层220的表面，先在35℃下干燥6小时，再在45℃下干燥6小时，即在第三导电层220的表面形成固态电解质膜。

本实施例中，介电层160的制备方法为：将上述配制的2wt%的壳聚糖溶液，采用滴涂法将壳聚糖溶液滴涂到第一导电层170的表面，先在35℃下干燥6小时，再在45℃下干燥6小时，即在第一导电层170的表面形成介电层160。

本实施例中，电容式触觉传感器100的封装方法为：在第二导电层的一侧连接第一导线310，在第一导电层170的远离第一导线310的一侧连接第二导线320，在第二导电层的表面的边缘设置一圈垫高圈150，再将介电层160朝下，使沉积有介电层160的上电极叠放在垫高圈150上，即得到具有三明治结构的电容式触觉传感器100，最后用绝缘膜包裹电容式触觉传感器100。

本实施例中，垫高圈150的高度为200 μm~2 mm，绝缘层230的厚度为1~50 μm，两个电极240的厚度分别为100~300 nm，导电界面250的厚度为10~50 nm；第一导线310和第二导线320均采用铜线。

图2和图3展示了本实施例中人工触觉感知系统在不同测试条件下的沟道电流响应曲线。首先，在电容式触觉传感器的第二导线（即偏压端）施加2 V的偏压，同时在薄膜晶体管的漏极上施加2 V的恒定电压以读取沟道电流；随后，在电容式触觉传感器上施加3 N的压力，获得如图2所示的沟道电流曲线，表示电流（单位：μA）随时间（单位：s）的变化。同样，如图3所示，当我们在电容式触觉传感器上施加10 N的压力，并将施加在第二导线和薄膜晶体管的漏极上的电压分别设定为3 V和2 V时，压力的个数从1个增加到10个，图3中1#、2#、3#、5#、7#、10#分别表示压力的个数为1个、2个、3个、5个、7个、10个，可以观察到电流随压力个数的增加而增大，从1.1 μA增加至2.5 μA。这一结果表明，通过向电容式触觉传感器施加不同数量的压力，可以有效调控薄膜晶体管的输出电流。

图4展示了本实施例中人工触觉感知系统模拟人脑的多重记忆的模型。该模型将人脑记忆概括为三个阶段：感知记忆、短时程记忆和长时程记忆。具体地，在图4中，首先在电容式触觉传感器上连续施加4个0.3 N的压力，激发的薄膜晶体管的电流峰值均为~0.33μA，并且在压力施加结束后，4次电流响应均回到初始静息电流位置，这种行为类似于人脑的多重记忆模型中的感知记忆。当在电容式触觉传感器上连续施加4个1.3 N的压力，随着压力的增加，薄膜晶体管的电流峰值从~0.39 μA增加至~0.49 μA。然而，沟道电流仍在压力施加结束后回到初始的约~0.29 μA静息电流位置。这一过程模拟了短时程记忆行为。以上结果实现了感知记忆向短时程记忆的转变。接着，当在电容式触觉传感器上连续施加4个3N的压力时，薄膜晶体管的电流峰值从~0.53 μA增加至~0.82 μA，并且脉冲结束后的静息电流约为~0.45 μA，此时电流大小大于静息电流的大小，呈现出非易失性的特征。该过程生动模拟了短时程记忆向长时程记忆的转变。以上测试结果表明，本发明人工触觉感知系统具有模拟人脑的多重记忆的认知功能。

图5展示了实施例中人工触觉感知系统对摩斯电码的解码功能的测试结果。摩斯电码是一种国际公认的通信系统，使用点和短划线来表示各种字符。摩斯电码有助于进行高效可靠的通信，尤其是在语音传输不可行的情况下。摩斯电码简单有效，因此被广泛应用于航空、业余无线电和紧急信号等各个领域。时至今日，摩斯电码仍是一种宝贵的通信工具，尤其是在对清晰度要求极高的遇险情况下。在此，我们将0.2 N的压力视为点，将0.8 N的压力视为短划线。相应地，当沟道电流低于 0.4 μA 和高于 0.4 μA 时分别对应点信号和短划线信号。通过对电容式触觉传感器进行有规律的按压，输入的压力信息可以通过薄膜晶体管触发的电流峰值进行识别。通过有规律地按压电容式触觉传感器，“HELLO”的压力信息得以解码。这种明显的差异可以解释为：一方面，受到压力刺激的质子向通道/电解质界面迁移，导致薄膜晶体管的电流增加；另一方面，不同的压力对电容式触觉传感器和薄膜晶体管的调控效果各异，从而导致电流大小的不同。如图5所示，施加于电容式触觉传感器为不同压力（如0.2 N和0.8 N）时，薄膜晶体管的电流峰值表现出明显差异。本发明人工触觉感知系统有望在信息加解密、信息传递和聋人通信等新兴领域得到应用。

图6和图7展示了实施例中人工触觉感知系统实现仿生高通滤波功能的测试结果。该人工触觉感知系统可以作为信息传递中的高通滤波器。高通滤波器的工作原理是，当输入频率低于截止频率时，信息在经过滤波器后不能进一步传播；而当输入频率高于截止频率时，信息则可以进一步传播。在本测试中，对电容式触觉传感器施加不同频率的压力刺激，每组频率的刺激序列由7个30 N的压力组成。图6展示了当输入压力刺激的频率从0.2Hz增加到0.4 Hz、0.8 Hz、1 Hz、1.3 Hz时电流响应的变化。随着该刺激频率的增加，电流的幅值也逐渐增大。我们定义每组刺激频率下第一个绝对电流大小为A₁，第七个绝对电流大小为A₇，并定义电流增益(η)为A₇/A₁。当刺激频率为0.2 Hz时，电流增益为2.45，而当刺激频率为1.3 Hz时，电流增益为4.3，这表明随着刺激频率的增加，电流增益也随之增大。图7显示了电流增益与刺激频率的关系曲线。数据点通过Sigmoid函数进行拟合，拟合公式为η=a+(b-a)/(1+(f/f_c)^p)，式中，a，b和p为常数，f为刺激频率，f_c为截止频率。拟合得到a，b，p和f_c分别为~4.4, ~2.4, ~3 和 ~0.63 Hz。该截止频率可用于图像传输过程中的处理，从而可以从大量像素中提取有用的信号。这里通过图像锐化作为示例加以说明。首先，通过傅立叶变换将初始图像从空间域转换到频率域。如果频率大于截止频率（f_c），则允许频域信号通过。然后，通过逆二维傅里叶变换得到空间域，以实现图像锐化。最后，通过线性拉伸锐化后的灰度图像，得到更精细的图像。我们对于一张花朵初始照片使用不同频率锐化，当频率低于截止频率时，即频率为0.2 Hz时，边缘信息并不清晰；当频率为0.63 Hz时，锐化后的图像边缘非常明显；而在1.3 Hz的较高频率下，锐化效果仍然很好。这些结果表明本发明人工触觉感知系统在图像处理方面具有巨大的应用潜力。

与现有技术中的电子器件相比，本发明人工触觉感知系统实现了信息的感测、计算和存储功能。通过向电容式触觉传感器施加压力，可以动态调控薄膜晶体管，模拟人脑的多重记忆的生物突触功能，同时实现摩斯电码的解码功能。本发明人工触觉感知系统拓展了电容式触觉传感器和薄膜晶体管的功能，为信息加解密、信息传递以及聋人通信等新兴领域提供了发展方向。此外，本发明人工触觉感知系统还可以作为高通滤波器，在图像处理方面展现出应用潜力。本发明人工触觉感知系统在下一代可穿戴系统、软体机器人和人机交互领域具有潜在的应用前景。

Claims (10)

1.一种人工触觉感知系统，其特征在于，所述的人工触觉感知系统包括薄膜晶体管以及与所述的薄膜晶体管串联的电容式触觉传感器，所述的电容式触觉传感器为由上电极、介电层和下电极依次叠置而成的三明治结构，所述的上电极包括第一衬底和第一导电层，所述的第一衬底为PET薄膜，所述的介电层为壳聚糖薄膜，所述的介电层沉积在所述的第一导电层的表面，所述的下电极包括第二衬底和第二导电层，所述的第二衬底的材料为弹性体，所述的第二衬底的表面具有金字塔形微结构阵列，所述的第二导电层为沉积在所述的第二衬底的表面的导电颗粒，所述的第二导电层设置在所述的介电层的正下方，所述的第二导电层的表面的边缘设置有一圈绝缘材料组成的垫高圈，所述的第二导电层与所述的介电层之间具有空隙，所述的薄膜晶体管包括自下而上依次设置的第三衬底、第三导电层、绝缘层和电极组件，所述的绝缘层为固态电解质膜，所述的电极组件包括两个电极及连接所述的两个电极的导电界面，其中一个所述的电极为所述的薄膜晶体管的源极，另一个所述的电极为所述的薄膜晶体管的漏极，所述的导电界面为半导体沟道，所述的两个电极和所述的导电界面的材料均为金属氧化物，所述的第三导电层的材料为氧化物，所述的第三导电层为所述的薄膜晶体管的栅极，所述的薄膜晶体管的栅极与所述的第二导电层通过第一导线连接，所述的两个电极为所述的人工触觉感知系统的信号输出端。

2.根据权利要求1所述的一种人工触觉感知系统，其特征在于，所述的弹性体为聚二甲基硅氧烷，所述的第二导电层包括第一沉积层和第二沉积层，所述的导电颗粒为铝颗粒、银颗粒、金颗粒中的任意一种颗粒与氧化铟锡颗粒的组合，所述的氧化铟锡颗粒通过磁控溅射溅射沉积在所述的第二衬底的表面形成所述的第一沉积层，所述的铝颗粒、所述的银颗粒或所述的金颗粒通过热蒸镀沉积在所述的第一沉积层的表面形成所述的第二沉积层。

3.根据权利要求1所述的一种人工触觉感知系统，其特征在于，所述的第三衬底为玻璃衬底，所述的固态电解质膜的材料为壳聚糖，所述的第一导电层和所述的第三导电层的材料均为氧化铟锡，所述的两个电极和所述的导电界面的材料均为氧化铟锡、氧化铟锌、氧化铟钨或铟镓锌氧化物，所述的电极组件为图案化的电极组件，所述的电极组件通过一步掩膜法沉积在所述的固态电解质膜的表面。

4.根据权利要求3所述的一种人工触觉感知系统，其特征在于，所述的固态电解质膜的制备方法为：配制壳聚糖溶液，采用滴涂法将壳聚糖溶液滴涂到所述的第三导电层的表面，烘干后，即在所述的第三导电层的表面形成所述的固态电解质膜。

5. 根据权利要求1所述的一种人工触觉感知系统，其特征在于，所述的垫高圈的高度为200 μm~2 mm。

6. 根据权利要求1所述的一种人工触觉感知系统，其特征在于，所述的绝缘层的厚度为1~50 μm，所述的两个电极的厚度分别为100~300 nm，所述的导电界面的厚度为10~50nm。

7.根据权利要求1所述的一种人工触觉感知系统，其特征在于，所述的下电极的制备方法为：准备带有倒金字塔形凹坑阵列的硅模具，先配制含有所述的弹性体的组分的溶液，再将该溶液倒入所述的硅模具，烘干后脱模，即得到表面具有金字塔形微结构阵列的所述的第二衬底，然后在所述的第二衬底的表面沉积所述的导电颗粒形成所述的第二导电层，即得到所述的下电极。

8.根据权利要求1所述的一种人工触觉感知系统，其特征在于，所述的介电层的制备方法为：配制壳聚糖溶液，采用滴涂法将壳聚糖溶液滴涂到所述的第一导电层的表面，烘干后，即在所述的第一导电层的表面形成所述的介电层。

9.根据权利要求1所述的一种人工触觉感知系统，其特征在于，所述的电容式触觉传感器的封装方法为：在所述的第二导电层的一侧连接所述的第一导线，在所述的第一导电层的远离所述的第一导线的一侧连接第二导线，在所述的第二导电层的表面的边缘设置一圈所述的垫高圈，再将所述的介电层朝下，使沉积有所述的介电层的上电极叠放在所述的垫高圈上，即得到具有三明治结构的所述的电容式触觉传感器，最后用绝缘膜包裹所述的电容式触觉传感器。

10.权利要求1-9中任一项所述的一种人工触觉感知系统在实现模拟人脑的多重记忆功能、摩斯电码的解码功能和仿生高通滤波功能中的应用。