深圳先进院开发自供电柔性触觉传感器：利用化学电池反应探测静态与动态刺激
- 来源：深圳先进技术研究院
- 2024/3/21 16:42:2135817
柔性和可穿戴的触觉传感器在健康监测、人机交互等领域的重要性日益凸显。传统的电阻式或电容式传感器虽然广泛应用，但其仍需外部电源持续供能，而压电式和摩擦电式传感器则仅对动态机械刺激做出响应。为了克服这些限制，研究人员一直在探索开发无需外部电源、能够同时监测动态和静态机械刺激的触觉传感器。
为了解决上述问题，本团队通过简单的结构设计，将纸质基底的固态Zn-MnO2电池转变为自供电压力传感器。作为电池，其展现出了1.29 V的开路电压、2.8 mA/cm²的最高短路电流密度，足以为小型电子器件供电。作为自供电压力传感器，其具有较高的灵敏度，在0-25 kPa范围内平均为1.27 μA/kPa，在25-500 kPa范围内平均为0.14 μA/kPa，响应时间为42 ms，恢复时间为41 ms，最小压力分辨率达到数十帕斯卡，且具有长期重复性和稳定性。该工作将极大地促进智能，自供电触觉传感器的进一步发展，广泛应用于人类健康护理和检测静态/动态刺激的人机界面等领域。
该研究的亮点：传感器的制备过程简单、环保，利用了纸张作为柔性的基底材料，不仅成本低廉，而且具有可降解性。这种纸基电池不仅能够为小型电子设备提供动力，还能够在各种形状和尺寸下实现高度敏感的动态/静态压力检测。该传感器有望在极端环境下智能机器人搜救、健康监测、物体识别等领域发挥重要作用，为自供电柔性电子设备的研究开辟新的道路。
基于化学电池反应的自供电触觉传感器