加州大学圣塔芭芭拉分校开发创新光电触觉显示方案
据12月8日发布的消息，加州大学圣塔芭芭拉分校（UC Santa Barbara）的研究团队在《科学・机器人》（Science Robotics）期刊上发表了一项突破性成果。该研究介绍了一种可同时呈现视觉图像和触觉反馈的新型显示系统。这种显示技术依托于一种超薄的光电触觉表面，其上集成有毫米级像素。当受到短时脉冲光照射时，这些像素会物理隆起，形成可被手指感知的触觉反馈。
这项研究始于2021年，当时圣塔芭芭拉分校的尤恩・维塞尔教授提出一个核心问题：光是否能够在不借助传统机械结构的情况下，产生可被触觉感知的机械响应。在经历近一年的建模与多次原型测试后，研究助理马克斯・林南德于2022年底成功制造出首个工作样机。该样机仅由一个小型激光二极管提供驱动，没有内置任何电子元件，却在受到触摸时表现出明显的触觉反馈。
目前展示的完整系统由多个关键组件构成：顶层为一层超薄表面膜，下方为空气腔室，其上覆盖有悬浮的石墨薄膜。当激光照射至石墨薄膜时，光能被高效吸收并迅速转化为热能，引发膜下空气膨胀，从而推动表面膜向外凸起，最大位移可达1毫米。这种微米级的位移足以被指尖精确捕捉，实现对单个像素的定位。
得益于激光既作为能量源又承担像素寻址功能，整个装置无需复杂布线。通过高速扫描系统，激光可在像素阵列上快速移动，逐点激活，从而生成同步的视觉与触觉动画。
当前，研究团队已成功构建出包含超过1500个可独立控制像素的阵列。相较此前在像素密度、响应速度与形变量之间难以兼顾的触觉显示技术，这是重要的进展。其响应时间控制在2至100毫秒之间，足以呈现流畅的轮廓、字符及形状变化。测试中，参与实验的受试者能够清晰感知移动刺激、判断空间结构，并识别由顺序激活像素形成的动态信息。
研究人员强调，由于该系统采用光学寻址机制，具备良好的扩展潜力。大型阵列可通过现代投影设备中常见的紧凑型扫描激光器驱动。团队还展望了多种潜在应用场景，包括在汽车人机界面中模拟实体按钮的触觉反馈，以及为电子文档和图表提供可动态重建的触感体验。
尽管该技术仍处于原型开发阶段，但其首次实现了光能向高分辨率机械形变的直接转换。加州大学圣塔芭芭拉分校的这项工作为触觉显示开辟了全新路径，使未来显示设备能更接近传统视觉显示的直观体验，实现视觉与触觉信息的同时传达。