【儀表網 研發快訊】近日，中國科學院深圳先進技術研究院醫工所傳感中心孫洪巖副研究員團隊在中科院一區(IF：17.6)期刊《Nano Energy》上發表了題為A self-powered flexible tactile sensor utilizing chemical battery reactions to detect static and dynamic stimuli的研究(全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2024.109461)。該團隊提出了一種基于化學電池反應的自供電柔性觸覺傳感器，用于動態和靜態機械刺激檢測。本文李森博士為第一作者，孫洪巖副研究員為唯一通訊作者，中國科學院深圳先進技術研究院為第一單位。
柔性和可穿戴的觸覺傳感器在健康監測、人機交互等領域的重要性日益凸顯。傳統的電阻式或電容式傳感器雖然廣泛應用，但其仍需外部電源持續供能，而壓電式和摩擦電式傳感器則僅對動態機械刺激做出響應。為了克服這些限制，研究人員一直在探索開發無需外部電源、能夠同時監測動態和靜態機械刺激的觸覺傳感器。
為了解決上述問題，本團隊通過簡單的結構設計，將紙質基底的固態Zn-MnO2電池轉變為自供電壓力傳感器。作為電池，其展現出了1.29 V的開路電壓、2.8 mA/cm²的最高短路電流密度，足以為小型電子器件供電。作為自供電壓力傳感器，其具有較高的靈敏度，在0-25 kPa范圍內平均為1.27 μA/kPa，在25-500 kPa范圍內平均為0.14 μA/kPa，響應時間為42 ms，恢復時間為41 ms，最小壓力分辨率達到數十帕斯卡，且具有長期重復性和穩定性。該工作將極大地促進智能，自供電觸覺傳感器的進一步發展，廣泛應用于人類健康護理和檢測靜態/動態刺激的人機界面等領域。
該研究的亮點：傳感器的制備過程簡單、環保，利用了紙張作為柔性的基底材料，不僅成本低廉，而且具有可降解性。這種紙基電池不僅能夠為小型電子設備提供動力，還能夠在各種形狀和尺寸下實現高度敏感的動態/靜態壓力檢測。該傳感器有望在極端環境下智能機器人搜救、健康監測、物體識別等領域發揮重要作用，為自供電柔性電子設備的研究開辟新的道路。
基于化學電池反應的自供電觸覺傳感器
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