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  開(kāi)發(fā)多功能、高靈敏度的傳感器有利于促進(jìn)柔性電子器件和人機(jī)交互系統(tǒng)的發(fā)展。研究人員正在致力于探索能夠?qū)崿F(xiàn)廣泛的檢測(cè)、多功能和低功耗的主動(dòng)式傳感材料。近年來(lái)，柔性傳感器已被廣泛應(yīng)用于各種先進(jìn)設(shè)備中，高靈敏度的柔性壓力傳感器對(duì)于實(shí)現(xiàn)靈敏和有效的檢測(cè)至關(guān)重要。

  近日，中國(guó)科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所王中林院士和孫其君研究員團(tuán)隊(duì)展示了一種多功能的離子凝膠纖維膜，用于構(gòu)建離子電容式傳感器和TENG，以實(shí)現(xiàn)多功能應(yīng)用，包括應(yīng)變映射、脈搏檢測(cè)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和能量采集。所制備的離電傳感器（iontronic sensor）具有穩(wěn)定的良好靈敏度和可重復(fù)性，可以有效地檢測(cè)人手腕處的脈搏波形，并能夠通過(guò)電容式傳感矩陣映射壓力分布。離電TENG展示出54.56μW的最大峰值功率，可以很好地為便攜式電子設(shè)備供電。此外，所制備的離電TENG陣列可以實(shí)現(xiàn)交互式、快速響應(yīng)和精確的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，這拓寬了對(duì)直接和有效的傳感設(shè)備的探索。所展示的多功能離子凝膠纖維膜有望為生理檢測(cè)、生物力學(xué)能量采集、人機(jī)交互和自供電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供一種出色的方案。該成果以“Versatile Ion-Gel Fibrous Membrane for Energy-Harvesting Iontronic Skin”為題發(fā)表在Advanced Functional Materials上。 

圖1. 離子凝膠纖維膜的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用示意圖。a）離子凝膠纖維膜的結(jié)構(gòu)示意圖。b）P(VDF-HFP）和[EMIM][TFSI]的化學(xué)結(jié)構(gòu)。c）通過(guò)靜電紡絲制備的離子凝膠纖維膜的照片。d–f）具有不同離子液體濃度的離子凝膠纖維膜的光學(xué)顯微鏡圖像。g)基于多功能離子凝膠纖維膜的離子電子電容傳感器和TENG的應(yīng)用示意圖。

圖4. 離電TENG的電學(xué)輸出性能。a）離電TENG與丁腈接觸過(guò)程的示意圖。b）用于交互式控制的TENG觸覺(jué)陣列的工作過(guò)程示意圖。c）不同尺寸的離電TENG的電信號(hào)。離電TENG在接觸分離模式下的的電學(xué)輸出，包括d）I_SC、e）V_OC、和 f）Q_SC。g）連接不同外部負(fù)載時(shí)電流和電壓之間的關(guān)系。h）瞬時(shí)功率作為外部負(fù)載電阻的函數(shù)。（i）離電TENG為不同的商用電容器充電曲線。

  文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202303723