科技日报记者 杨雪
机器人要捏起鸡蛋、拧开瓶盖，指尖必须知道力有多大、方向偏了多少、有没有打滑。日前，南京纤网映力科技有限公司与南京邮电大学柔性电子全国重点实验室合作，以硫原子调控MXene（一种新型二维材料，由金属碳化物或氮化物组成）片层结构，研制出厚度不足0.3毫米的柔性六维力传感贴片，其检测限为0.2Pa，灵敏度为7.8kPa⁻¹，响应时间约1毫秒。目前，产品已跑完3000件中试，首批4200片产品开始交付。
六维力传感器并非空白。基于金属应变片的刚性产品精度高、工艺成熟，但体积按厘米算、重量按百克算，通常装在机械臂末端，贴附指尖那样的狭小曲面。柔性贴片解决了“贴得住”的问题，却大多停在单轴压力检测，剪切力与力矩无从获取。
MXene导电性好、比表面积大，被视作柔性压阻传感的理想材料。但其有两个结构性缺陷：片层挨得紧，受压时形变空间有限，低压段反应迟钝；边缘钛原子活泼，暴露在空气里几天就氧化，性能随之衰减。高灵敏与长稳定，长期被当作一对矛盾。
如果把MXene与弹性聚合物复合，虽然能获得形变恢复能力，却会稀释导电网络，反而让灵敏度下降。研究团队没有走共混路线，他们改在片层之间建立化学连接。这一策略源自南京邮电大学柔性电子全国重点实验室赵为为团队的研究：项目负责人周千瑞以硫化钠为硫源，在水热条件下让S²⁻选择性结合纳米片边缘的钛原子，形成Ti-S-Ti键。键合后，原本约500纳米的薄片被横向拼接成7微米的大片层，边缘占比大幅下降；Ti-S键比Ti-C键略长，晶格错位把平整片层拱成微米级褶皱。材料合成与墨水配方由联合创始人曹祎航与许耀文负责，硫源配比、水热时间与分散浓度，都靠反复试出来。
褶皱正是灵敏度的来源。受压时褶皱先被压平，接触点越压越多，导电通路跟着加密，电阻变化被放大。边缘被硫原子占住后，氧化反应没了着力点，泡在溶液里105天、干膜放置92天，结构都保持稳定。材料性能因此被改写：灵敏度为7.8kPa⁻¹，约为原始材料的五倍；能分辨0.2Pa的压强，轻如一张纸拂过手背；1毫秒响应、3毫秒回弹；反复压放一万次，信号不掉。
“我们没有改变MXene的化学身份，只是重新安排了它的微观几何。”南京纤网映力创始人周千瑞说，硫原子让灵敏度与稳定性同时改善，这是该路线与共混方案的根本差别。
材料只是起点，把褶皱的电阻变化变成可读的力信号还要靠结构。贴片自上而下依次是25微米封装层、约6微米的敏感膜、印刷银电极与75微米PET基材。叠层由研发与技术负责人陈淑娇设计，敏感膜多厚、电极走哪一层、封装如何压合，都影响贴合后的信号一致性。据介绍，贴片总厚度不到0.3毫米，单片平方厘米仅为1.2克，能实现360°弯折，可直接贴合指尖、指腹与夹爪曲面，不改变原有机械结构。
贴片由此从“感知有没有碰到”推进到“感知怎么碰、碰得重不重”。灵巧手能判断抓取是否打滑、着力点有没有偏；软体夹爪可依力反馈控制夹持力度，不把物件压碎。对整机厂而言，这一变化不只在于多了几个信号：握力不再靠电流与视觉估算，抓取策略可以从试错改为设定。
2026年4月至7月，产品跑完3000件中试，良品率98%，前驱体批次间差异不到3%，老化90天后性能保持94.23%；首批4200片产品已交到客户手中，装于灵巧手指尖，另有20套样机在多家企业联调。团队接下来还将补齐全温区标定，把弯折寿命做到10万次，并向电子皮肤、精密装配、康复辅具延伸。从材料到器件再到产线，柔性触觉的瓶颈不全在算法，微观结构的可控设计同样能改写性能边界。
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