技术前沿2024/5/21 8:34:30
深圳先进院开发自供电柔性触觉传感器：利用化学电池反应探测静态与动
来源：深圳先进技术研究院2024/3/21 8:48:57115
导读
柔性和可穿戴的触觉传感器在健康监测、人机交互等领域的重要性日益凸显。传统的电阻式或电容式传感器虽然广泛应用，但其仍需外部电源持续供能，而压电式和摩擦电式传感器则仅对动态机械刺激做出响应。
近日，中国科学院深圳先进技术研究院医工所传感中心孙洪岩副研究员团队在中科院一区(IF：17.6)期刊《Nano Energy》上发表了题为A self-powered flexible tactile sensor utilizing chemical battery reactions to detect static and dynamic stimuli的研究(全文链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2024.109461)。该团队提出了一种基于化学电池反应的自供电柔性触觉传感器，用于动态和静态机械刺激检测。本文李森博士为第一作者，孙洪岩副研究员为唯一通讯作者，中国科学院深圳先进技术研究院为第一单位。
柔性和可穿戴的触觉传感器在健康监测、人机交互等领域的重要性日益凸显。传统的电阻式或电容式传感器虽然广泛应用，但其仍需外部电源持续供能，而压电式和摩擦电式传感器则仅对动态机械刺激做出响应。为了克服这些限制，研究人员一直在探索开发无需外部电源、能够同时监测动态和静态机械刺激的触觉传感器。
为了解决上述问题，本团队通过简单的结构设计，将纸质基底的固态Zn-MnO2电池转变为自供电压力传感器。作为电池，其展现出了1.29 V的开路电压、2.8 mA/cm²的最高短路电流密度，足以为小型电子器件供电。作为自供电压力传感器，其具有较高的灵敏度，在0-25 kPa范围内平均为1.27 μA/kPa，在25-500 kPa范围内平均为0.14 μA/kPa，响应时间为42 ms，恢复时间为41 ms，最小压力分辨率达到数十帕斯卡，且具有长期重复性和稳定性。该工作将极大地促进智能，自供电触觉传感器的进一步发展，广泛应用于人类健康护理和检测静态/动态刺激的人机界面等领域。
该研究的亮点：传感器的制备过程简单、环保，利用了纸张作为柔性的基底材料，不仅成本低廉，而且具有可降解性。这种纸基电池不仅能够为小型电子设备提供动力，还能够在各种形状和尺寸下实现高度敏感的动态/静态压力检测。该传感器有望在极端环境下智能机器人搜救、健康监测、物体识别等领域发挥重要作用，为自供电柔性电子设备的研究开辟新的道路。
基于化学电池反应的自供电触觉传感器
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