加州大学圣巴巴拉分校的触觉显示技术：将光信号直接转化为物理触感

加州大学圣巴巴拉分校（UCSB）的工程师团队在2025年12月公布了一项突破性的显示技术。这项创新实现了将投射的光线直接转化为可感知的物理触觉，这与传统的振动反馈方法形成了鲜明的对比。这项跨学科合作的成果，使得用户不仅能“看”到动态图形，还能真正“触摸”到屏幕上的内容，为交互界面带来了革命性的变革。

这项前沿研究的灵感源于教授Yong Visell。他在2021年9月底提出了一个极具挑战性的目标：设法将形成图像的光线转化为可触摸的实体。经过大约一年的建模和多次尝试受挫后，2022年12月，研究生Max Linnander成功展示了一个可操作的原型。这个原型仅由一个像素构成，其驱动力来自于低功率激光二极管的闪烁，且无需任何内置电子元件。

每个像素单元的构造精巧，它本质上是一个微型腔室，内部封装了一层石墨材料，并由一层柔性硅胶薄膜密封。当投影仪发出的光束照射到石墨层时，石墨吸收能量并迅速升温，导致腔室内空气受热膨胀。这种气压的增加会迫使上方的硅胶薄膜向外凸起，从而形成一个用户可以实际感受到的物理隆起。

UCSB加州纳米系统研究所（California NanoSystems Institute）的RE Touch Lab团队强调，这种设计的精妙之处在于将复杂性从显示表面本身转移到了外部的投影设备上。这种“去电子化”的表面结构，为未来开发柔性触觉界面铺平了道路，极大地简化了硬件的集成难度。

研究人员所展示的样机包含一个尺寸为15x15厘米的阵列，内嵌了1511个可独立寻址的像素点。系统的响应速度经测量介于2毫秒至100毫秒之间，这足以支持足够快速的触觉反馈，用以模拟运动中的物体。用户测试结果令人鼓舞：志愿者们在判断物体运动方向和旋转时，准确率超过了90%，并且能够清晰分辨出空间和时间上的不同模式。

这项研究成果已发表于《科学机器人学》（Science Robotics）期刊，标志着与传统触觉界面相比的重大飞跃。传统界面往往需要复杂的布线和密集的马达阵列。UCSB的团队汇集了来自机械工程、电气工程、计算机工程以及媒体艺术与技术项目的专家，他们成功地使触觉表面实现了能量上的被动性，同时系统经过精密调校，确保不会对用户皮肤造成任何不适的温度升高。

这项技术的潜在应用前景广阔，例如，在汽车中用于模拟物理按键的触控屏、为电子阅读器提供可触摸的插图，以及用于增强现实（AR）环境中的智能建筑墙面。由于光线同时承担了照明和能量传输的双重角色，显示表面无需内置电子元件，这使得利用现有的大型激光视频投影仪，将该技术扩展到更大尺寸的显示领域成为可能，前景可谓一片光明。