電子科技大學Nano Energy：用于靜態與動態應變監測的電化學自供能應變傳感器

鋼鐵俠 3個月前 (10-29) 970瀏覽

一、【導讀】

近年來，可穿戴電子、健康醫療、軟體機器人等領域的發展對柔性應變傳感器提出了極大的應用需求。根據工作原理，柔性應變傳感器主要包括電阻型、電容型、壓電型和摩擦電型。其中，電阻和電容型傳感器可實現靜態與動態應變監測，但存在耗能問題。壓電和摩擦電型傳感器由于其自供能潛力受到了廣泛關注，但無法實現靜態應變監測。

二、【成果掠影】

近日，電子科技大學太惠玲教授課題組在Nano Energy上發表題為“Electrochemical self-powered strain sensor for static and dynamic strain detections”的研究性論文。該工作構建了一種用于靜態與動態應變監測電化學自供能應變傳感器，研究了傳感器敏感特性，揭示了傳感器工作原理，驗證了傳感器靜態與動態應變監測功能。

三、【核心創新點】

1.電化學自供能應變傳感器構建

該電化學自供能應變傳感器由Cu/Al電極、包覆有LiCl-碳納米管的彈力線和乳膠管封裝組成。其中，具有不同金屬活性的Cu/Al電極用于電化學反應；彈力線賦予了傳感器優異的拉伸性能；LiCl為電化學反應提供了導電離子；具有優異導電性能的碳納米管不僅降低了Cu和Al電極間的電阻，而且賦予了傳感器電阻應變效應；乳膠管封裝抑制了電解質中水分子的蒸發，確保了化學反應和傳感器性能的穩定性。

2.傳感器工作原理揭示

對于自供能傳感器，通常基于電壓變化表征其敏感特性。但是，本研究的傳感器在應變下電壓變化很小，表明電化學反應受應變的影響較小；相比之下，傳感器輸出電流受應變影響較大，故采用電流變化表征應變敏感特性。傳感器輸出電流的變化可歸因于以下兩個原因：（1）傳感器輸出電壓變化（次要因素）；（2）傳感器電阻變化（主導因素）。

四、【數據概覽】