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川大本科生一作（IF=19.1）！基于金屬腐蝕效應(yīng)的柔性電化學(xué)壓力傳感器

2022-11-01 11:17:36 作者：材料科學(xué)與工程來(lái)源：材料科學(xué)與工程分享至：

柔性可穿戴力學(xué)傳感器在多種新興領(lǐng)域扮演著重要角色。基于壓電、摩擦電、離子電等無(wú)源式傳感原理的柔性力學(xué)傳感器在機(jī)械刺激下其自身即可產(chǎn)生電信號(hào)輸出，具有超低的功率消耗。然而，這類(lèi)力學(xué)傳感器通常只對(duì)動(dòng)態(tài)或瞬態(tài)的機(jī)械刺激產(chǎn)生響應(yīng)，而難以用于監(jiān)測(cè)靜態(tài)或者緩慢變化的力學(xué)刺激。因此，如何設(shè)計(jì)、構(gòu)建一種不依賴(lài)外部電源，且具有良好的靜態(tài)刺激監(jiān)測(cè)能力的傳感原理和器件，具有重要的理論研究意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

近日，四川大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院的吳曉東研究員、甘芳吉副教授和張頂成副教授合作，巧妙地利用身邊隨處可見(jiàn)的金屬腐蝕現(xiàn)象，通過(guò)合理的材料選擇、組分優(yōu)化、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)集成，成功研發(fā)了一種新型電化學(xué)柔性壓力傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)靜態(tài)和低頻動(dòng)態(tài)力學(xué)刺激的無(wú)源式監(jiān)測(cè)，在多種人體生理信號(hào)監(jiān)測(cè)方面表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。相關(guān)成果以 “Facile Construction of Electrochemical and Self-Powered Wearable Pressure Sensors Based on Metallic Corrosion Effects” 為題，發(fā)表在國(guó)際著名期刊《Nano Energy》上（影響因子：19.1），論文第一作者為四川大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院2019級(jí)本科生梁春。

文獻(xiàn)鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285522010321

圖1. 基于金屬腐蝕效應(yīng)構(gòu)建電化學(xué)力學(xué)傳感器的設(shè)計(jì)理念和應(yīng)用前景。

圖2. 柔性電化學(xué)力學(xué)傳感器的工作原理和結(jié)構(gòu)表征。

圖3. 柔性電化學(xué)力學(xué)傳感器的響應(yīng)行為和性能表征。

圖4. 所研發(fā)柔性電化學(xué)力學(xué)傳感器在結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別方面的應(yīng)用探索。

總的來(lái)說(shuō)，本工作通過(guò)材料學(xué)、電化學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電子技術(shù)、人工智能算法、可穿戴健康監(jiān)測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域的交叉與融合，探索和開(kāi)發(fā)了一種簡(jiǎn)便、有效、經(jīng)濟(jì)節(jié)約、可規(guī)模化的新型力學(xué)傳感器件，為未來(lái)可穿戴健康監(jiān)測(cè)和柔性人機(jī)交互等領(lǐng)域提供了新原理和新方法。

本文第一作者為梁春同學(xué)，為四川大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院材料成型及控制工程系2019級(jí)本科生，目前大四在讀。本文通訊作者吳曉東為四川大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院特聘研究員，柔性智能感知課題組（Smart-X Lab）負(fù)責(zé)人，四川大學(xué)“雙百人才工程”入選者。長(zhǎng)期致力于柔性智能傳感、可穿戴健康監(jiān)測(cè)、人工電子皮膚等交叉領(lǐng)域的研究。

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