開發多功能、高靈敏度的傳感器有利于促進柔性電子器件和人機交互系統的發展。研究人員正在致力于探索能夠實現廣泛的檢測、多功能和低功耗的主動式傳感材料。近年來，柔性傳感器已被廣泛應用于各種先進設備中，高靈敏度的柔性壓力傳感器對于實現靈敏和有效的檢測至關重要。
近日，中國科學院北京納米能源與系統研究所王中林院士和孫其君研究員團隊展示了一種多功能的離子凝膠纖維膜，用于構建離子電容式傳感器和TENG，以實現多功能應用，包括應變映射、脈搏檢測、動態監測和能量采集。所制備的離電傳感器（iontronic sensor）具有穩定的良好靈敏度和可重復性，可以有效地檢測人手腕處的脈搏波形，并能夠通過電容式傳感矩陣映射壓力分布。離電TENG展示出54.56μW的最大峰值功率，可以很好地為便攜式電子設備供電。此外，所制備的離電TENG陣列可以實現交互式、快速響應和精確的動態監測，這拓寬了對直接和有效的傳感設備的探索。所展示的多功能離子凝膠纖維膜有望為生理檢測、生物力學能量采集、人機交互和自供電監測系統提供一種出色的方案。該成果以“Versatile Ion-Gel Fibrous Membrane for Energy-Harvesting Iontronic Skin”為題發表在Advanced Functional Materials上。
圖1. 離子凝膠纖維膜的結構和應用示意圖。a）離子凝膠纖維膜的結構示意圖。b）P(VDF-HFP）和[EMIM][TFSI]的化學結構。c）通過靜電紡絲制備的離子凝膠纖維膜的照片。d–f）具有不同離子液體濃度的離子凝膠纖維膜的光學顯微鏡圖像。g)基于多功能離子凝膠纖維膜的離子電子電容傳感器和TENG的應用示意圖。
離電電容傳感器在低壓范圍內表現出高靈敏度和高穩定性。
圖4. 離電TENG的電學輸出性能。a）離電TENG與丁腈接觸過程的示意圖。b）用于交互式控制的TENG觸覺陣列的工作過程示意圖。c）不同尺寸的離電TENG的電信號。離電TENG在接觸分離模式下的的電學輸出，包括d）ISC、e）VOC、和 f）QSC。g）連接不同外部負載時電流和電壓之間的關系。h）瞬時功率作為外部負載電阻的函數。（i）離電TENG為不同的商用電容器充電曲線。
文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202303723
