科学家开发创新光电触觉显示系统
在不久的将来，电子屏幕或将不再只是视觉的载体，还能成为触觉的“桥梁”。近日，美国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》杂志上发表了一项突破性成果，他们开发出一种可同时呈现视觉与触觉反馈的新型显示技术，为未来的交互界面带来全新可能性。
光驱动的“触觉像素”如何运作？
这项技术的核心是一种超薄光电触觉表面，其结构由大量毫米级像素组成。每个像素内部都设计成类似微型活塞的装置，由三层材料构成：
- 最外层是一层柔韧的接触膜，直接与用户的指尖接触。
- 中间层为封闭的微小空气腔，用于传递由热引发的压力。
- 底层为一层悬浮的石墨薄膜，具有良好的光热转化能力。
当精确聚焦的光脉冲照射到某像素点时，石墨层迅速吸收光能并转化为热量。这一升温过程使空气腔内的气体膨胀，从而推动顶部膜层向上形变，产生一个高度可达1毫米的物理凸起。这种微小但明确的位移，足以被用户的指尖敏锐感知，实现触觉反馈。
高精度、高速度与可扩展性的融合
该技术在驱动机制方面同样表现出色。由于采用激光直接进行能量供给和像素寻址，系统无需复杂的电子布线。结合高速扫描系统，可逐点激活像素，形成连续的视觉和触觉动画。
研究团队已成功构建了一个包含1500多个独立像素的阵列，这在触觉显示领域尚属首次。该系统在2至100毫秒的响应时间内，能够呈现流畅的形状变化，用户在实验中能够精准识别动态触感和复杂的图形分布。
此外，该系统具有良好的可扩展性。研究人员指出，借助现代激光扫描投影技术，未来有望实现更大规模的触觉显示界面。
从一个大胆构想到技术原型
该技术的灵感来源于2021年该团队教授尤恩・维塞尔提出的一个基本问题：“是否可以利用光来触发人类可感知的机械响应？”在经历大量模型测试和原型实验后，研究成员马克斯・林南德于2022年底成功构建了首个原型装置，验证了该概念的可行性。
广阔的应用前景
尽管目前仍处于原型阶段，该技术已展现出广阔的应用潜力。例如，可应用于汽车交互界面，模拟实体按键的触感，提升驾驶员在触控操作中的信心；还可用于为视障人士提供动态文本或图形的触觉阅读体验，甚至可用于教育领域，增强学习的沉浸感。
这项研究首次实现了从光能到高分辨率触觉反馈的直接转化，为下一代显示技术指明了方向。未来，屏幕将不仅是视觉窗口，更可能成为触觉的媒介，为用户带来更为真实、丰富的交互体验。
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