河南大學程綱團隊Nano Energy：具有超低壓力檢測限的自驅動摩擦電觸覺傳感器

引言

自驅動觸覺和壓力傳感器件是新型智能電子設備的關鍵組成部分，它能夠實現無需外部電源即能準確感知各種外部物理刺激。隨著在檢測健康狀況和運動表現等方面的潛在應用，自驅動觸覺傳感器引起了人們的廣泛關注。然而，制造具有可拉伸性、靈活性和低壓力檢測限的自驅動觸覺傳感器來檢測細微壓力仍然是一個挑戰。

成果簡介

近日，河南大學特種功能材料教育部重點實驗室程綱教授報道了一種具有超低壓力檢測限的自驅動摩擦電觸覺傳感器。在這項工作中，成功制備了一種具有多級結構的聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 摩擦層和PDMS/鎵銦合金(EGaIn)復合電極的自驅動摩擦電觸覺傳感器。該觸覺傳感器實現了0.23 Pa的超低壓力檢測限，而其理論計算的檢測限更是達到了7 mPa。于此同時，憑借著這種出色的傳感特性，該自驅動摩擦電觸覺傳感器實現了對人體脈搏的監測。此外，由于摩擦納米發電機的工作機制，這種自驅動的摩擦電觸覺傳感器在被拉伸和損壞的特殊工作狀態下也表現出較高的傳感優勢。

研究成果以“A stretchable self-powered triboelectric tactile sensor with EGaIn alloy electrode for ultra-low pressure detection”為題發表在國際著名期刊Nano Energy上。該項工作的第一作者為河南大學博士研究生王京京和崔鵬博士，程綱教授和杜祖亮教授是本文的共同通訊作者。

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106320

圖文導讀

圖一： PDMS/EGaIn混合電極自驅動摩擦電觸覺傳感器的制作過程

圖二：自驅動摩擦電觸覺傳感器的基礎性能測試。

圖三：自驅動摩擦電觸覺傳感器在不同拉伸狀態下的性能測試。

圖四.：自驅動摩擦電觸覺傳感器在器件部分破損情況下的傳感性能以及循環測試。

圖五.：自驅動摩擦電觸覺傳感器的傳感原理以及對人體脈搏的檢測。

作者簡介

程綱，男，1978年生，博士，教授，博士生導師，國家優秀青年基金獲得者，河南省高校創新團隊帶頭人，河南省科技創新杰出青年，河南省學術技術帶頭人。2003年起，在河南大學特種功能材料教育部重點實驗室工作，2013-2016年在佐治亞理工學院訪學，從事納米結構與光電器件的研究。在Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., Nano Energy, ACS Nano, Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., Appl. Phys. Lett.等期刊發表論文50余篇。主持國家及省部級項目10余項，獲得河南省科技進步二等獎2項。主要研究方向有：摩擦納米發電機、自驅動傳感器、納米結構與光電器件等。

Email: chenggang@henu.edu.cn

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