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  物聯網的飛速發展及“綠色”智能社會的構建刺激了傳感器需求量的大幅增長，同時也對傳感器的材料及應用性能等提出了更高要求。在實際應用中，傳感器需要在不同的環境下準確感知用戶的運動狀態和生理指標，而空氣濕度通常被認為是接觸式傳感中最不希望的干擾因素。水分的干擾導致傳感基材發生響應滯后、阻抗衰減和靜電屏蔽等現象，限制了載流子的遷移，降低了傳感的靈敏度。因此，抵抗空氣濕度的干擾成為可穿戴傳感器最具挑戰性的目標之一。

  近日，王雙飛院士團隊報道了一種多功能性的纖維素摩擦電材料，實現了高濕度環境下穩定的自供電傳感。為了使傳感器擺脫空氣濕度的干擾，研究人員利用表面結構設計和化學官能團修飾的耦合，賦予了纖維素摩擦電材料優異的抗濕性能（高濕度環境下傳感器的滿程輸出保持率超過82.4%）。隨后構建了一種可穿戴的運動傳感器，并成功應用于高濕度、高應用的足底，可有效感知人類在長期步行過程中的運動狀態。這項成果以題為“Nanocellulosic triboelectric materials with micro-mountain arrays for moisture-resisting wearable sensors”發表于最新一期《Nano Energy》，2022級博士生劉濤為第一作者，聶雙喜教授和陸登俊副教授為通訊作者，梁容榕、何煥杰、曾亞萍、侯杼利、劉艷華、袁金霞、羅斌、張松和蔡晨晨參與研究。

1. 微山峰陣列抗濕摩擦電材料的制備

圖1. 具有微山峰陣列結構的抗濕纖維素摩擦電材料。

2. 摩擦電材料的化學結構表征及疏水性能

圖2. 纖維素摩擦電材料的結構表征及疏水性能。

3. 微山峰陣列摩擦電材料增強的抗濕自供電性能

圖3. 抗濕傳感器的自供電性能。

4. 微山峰陣列傳感材料增強的傳感性能

圖4. 微山峰結構增強的自供電傳感性能。

5. 微山峰陣列抗濕傳感器的應用

圖5. 用于反饋運動狀態的抗濕傳感器。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2023.108480