引言

在日常的工作和生活中，我们经常使用语音识别功能。然而，智能设备通常通过麦克风检测声压来识别语音，这容易受到周围环境和噪音的影响。最近，韩国浦项科技大学的Kilwon Cho教授和Yoonyoung Chung教授带领的研究团队开发了一种超薄且适合皮肤的语音识别电子皮肤。这种设备可以贴在使用者的颈部，通过检测颈部皮肤的振动来准确识别语音。即使在有环境噪声或佩戴口罩的情况下，该设备也能清晰识别人类的声音。

技术

这项技术的关键在于将一种低刚度、低阻尼的聚合物引入到超薄膜片结构中。与市面上的设备相比，这种新型设备在语音频率范围内具有更高的灵敏度和更平坦的频率响应。由于传感机制是基于皮肤振动而非声压，因此它可以在嘈杂环境中准确识别语音。研究团队首先分析了不同声压级别与颈部皮肤振动之间的关系，发现皮肤振动加速度与声压呈高度线性关系。基于这一特性，他们开发了一种能通过检测皮肤加速度来识别全频段声音的装置，确保其与现有的语音识别系统和人耳的高度兼容性。此外，由于其低刚度和超薄结构，该设备在皮肤上具有良好的舒适性。这些优点使得该设备在下一代语音识别设备中展现出巨大的潜力，特别是在需要在恶劣声学环境下获取准确语音信息的应用领域，如人机交互（HMI）和物联网（IoT）应用。

制造工艺

整个制造过程包括将牺牲层、顶电极、膜片和膜片支架依次沉积在清洗过的玻璃薄片上。蚀刻掉牺牲层后，将样品从玻璃薄片上分离出来，翻转并转移到带有底部电极的聚合物基板上。具体步骤如下：

1. 牺牲层：在清洗过的玻璃薄片上，通过热蒸发法沉积一层厚度为10/150纳米的钛/铜薄膜作为牺牲层。
2. 顶电极：在牺牲层上热蒸发一层厚度为3/35/7纳米的钛/金/钛薄膜，并进行剥离处理。最底层的钛层作为促进金与聚合物膜表面粘附的促进剂。
3. 膜片：使用微化学方法涂覆一层厚度为360纳米的环氧树脂膜，并将其加工成带孔的圆形阵列。样品在240摄氏度下烘烤，使SU-8环氧基团完全交联，以获得所需的阻尼性能。
4. 支撑层：在膜片上再涂覆一层厚度为1.2微米的SU-8层，形成图案。随后用正己烷和异丙醇稀释的铜蚀刻剂对牺牲铜层进行腐蚀。
5. 转移：当薄膜与载玻片分离时，用正己烷双相溶液冲洗牺牲层，电极、膜片和支撑层则用方孔聚芳基丙烯酸酯薄膜舀取并在空气中干燥。底电极由铝（100纳米）、聚对二甲苯（3微米）和钛/金（3/35纳米）依次沉积在真空玻璃晶片上。SU-8薄膜（20纳米）被涂覆在金表面作为粘合层。最后将电极、膜片和支撑层倒置，加热至120摄氏度后按压。悬浮在聚芳基丙烯酸酯薄膜方孔上的膜片层被转移到底部电极上。通过银浆和焊接将牺牲铝层的上下电极连接到外部接口电路板上进行电气测试。

结论

该研究展示了如何利用超薄、适合皮肤的电子皮肤来实现精确的语音识别。这一创新不仅提高了语音识别的准确性和可靠性，还增强了用户体验。未来，该技术有望在各种应用场景中发挥重要作用，尤其是在人机交互和物联网领域。