深圳先進院開發(fā)自供電柔性觸覺傳感器：利用化學電池反應探測靜態(tài)與動態(tài)刺激

　　近日，中國科學院深圳先進技術研究院醫(yī)工所傳感中心孫洪巖副研究員團隊在中科院一區(qū)(IF：17.6)期刊《Nano Energy》上發(fā)表了題為A self-powered flexible tactile sensor utilizing chemical battery reactions to detect static and dynamic stimuli的研究(全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2024.109461)。該團隊提出了一種基于化學電池反應的自供電柔性觸覺傳感器，用于動態(tài)和靜態(tài)機械刺激檢測。本文李森博士為第一作者，孫洪巖副研究員為唯一通訊作者，中國科學院深圳先進技術研究院為第一單位。
 

 

　　柔性和可穿戴的觸覺傳感器在健康監(jiān)測、人機交互等領域的重要性日益凸顯。傳統(tǒng)的電阻式或電容式傳感器雖然廣泛應用，但其仍需外部電源持續(xù)供能，而壓電式和摩擦電式傳感器則僅對動態(tài)機械刺激做出響應。為了克服這些限制，研究人員一直在探索開發(fā)無需外部電源、能夠同時監(jiān)測動態(tài)和靜態(tài)機械刺激的觸覺傳感器。
 

　　為了解決上述問題，本團隊通過簡單的結構設計，將紙質基底的固態(tài)Zn-MnO2電池轉變?yōu)樽怨╇妷毫鞲衅鳌Ｗ鳛殡姵兀湔宫F出了1.29 V的開路電壓、2.8 mA/cm²的最高短路電流密度，足以為小型電子器件供電。作為自供電壓力傳感器，其具有較高的靈敏度，在0-25 kPa范圍內平均為1.27 μA/kPa，在25-500 kPa范圍內平均為0.14 μA/kPa，響應時間為42 ms，恢復時間為41 ms，最小壓力分辨率達到數十帕斯卡，且具有長期重復性和穩(wěn)定性。該工作將極大地促進智能，自供電觸覺傳感器的進一步發(fā)展，廣泛應用于人類健康護理和檢測靜態(tài)/動態(tài)刺激的人機界面等領域。
 

　　該研究的亮點：傳感器的制備過程簡單、環(huán)保，利用了紙張作為柔性的基底材料，不僅成本低廉，而且具有可降解性。這種紙基電池不僅能夠為小型電子設備提供動力，還能夠在各種形狀和尺寸下實現高度敏感的動態(tài)/靜態(tài)壓力檢測。該傳感器有望在極端環(huán)境下智能機器人搜救、健康監(jiān)測、物體識別等領域發(fā)揮重要作用，為自供電柔性電子設備的研究開辟新的道路。
 

基于化學電池反應的自供電觸覺傳感器