研究人员开发新型光电触觉显示技术：看得见也摸得着

12月8日，来自美国加州大学圣塔芭芭拉分校（UC Santa Barbara）的研究团队在《科学·机器人学》（Science Robotics）期刊上发表了一项引人注目的成果，展示了一种革新性的显示技术：该技术不仅能呈现可见的动态图像，还能让这些图像被我们的指尖真切地“触摸”到。研究中介绍了一种超薄的光电触觉表面，其上密布着毫米级的微型像素；当受到短暂的光脉冲照射时，这些像素会立即隆起，形成可以被触觉感知的凸起点阵。

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这项研究的起点，源于分校教授尤恩·维塞尔（Yon Visell）在2024年提出的一个朴素问题：通常用来绘制图像的光线，是否也能产生足够强烈的机械响应，从而被人手感知到？经过一年的建模与多次失败的原型尝试后，该团队的研究员马克斯·林南德（Max Linnander）在2024年底成功研制出首个概念验证装置。该装置仅由一台小型二极管激光器发出的闪光驱动，内部不含任何嵌入式电子元件，却能在被触摸时产生清晰可感的触觉脉动。

据了解，本研究中描述的完整显示架构正是基于这一核心成果构建而成。每个像素都由一层超薄表面膜、下方的小型空气腔以及一片悬浮的石墨薄膜组成。当受到光照时，石墨薄膜迅速吸收光能并转化为热量，使得膜下空气受热膨胀，从而将表面向上推起，凸起高度最高可达一毫米。这一微小但明确的位移，足以让用户通过指尖精确定位到单个像素。

由于同一束激光既提供能量又实现像素寻址，整个面板无需任何内部布线。一套高速扫描系统能快速扫过像素阵列，逐个激活像素，从而生成连续的视觉与触觉动画。

目前，研究团队已成功制造出包含超过1500个独立寻址像素的阵列。相比以往难以兼顾像素密度、响应速度与位移幅度的触觉显示器，这是一个显著的突破。其响应时间介于2至100毫秒之间，足以再现流畅的轮廓、形状及字符图案。在用户测试中，参与者能够准确追踪移动的刺激、分辨空间布局，并感知由像素顺序激活所形成的时序信息。

研究人员指出，得益于光学寻址方案，该技术具备了良好的可扩展性。更大尺寸的阵列可由现代投影仪中常用的紧凑型扫描激光器驱动。他们展望了多项潜在应用，例如模拟实体按键的汽车人机界面，以及可在读者手掌下动态重塑的电子文本或图表。

尽管目前仍处于原型阶段，但这项研究首次实现了将光能直接、高分辨率地转化为机械形变。加州大学圣塔芭芭拉分校团队由此开辟了一条新路径，未来的触觉显示器将更接近传统视觉显示器的工作方式，能够以“可被眼睛观察、亦可被手指探索”的模式来呈现信息。