开发多功能、高灵敏度的传感器有利于促进柔性电子器件和人机交互系统的发展。研究人员正在致力于探索能够实现广泛的检测、多功能和低功耗的主动式传感材料。近年来，柔性传感器已被广泛应用于各种先进设备中，高灵敏度的柔性压力传感器对于实现灵敏和有效的检测至关重要。

  近日，中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士和孙其君研究员团队展示了一种多功能的离子凝胶纤维膜，用于构建离子电容式传感器和TENG，以实现多功能应用，包括应变映射、脉搏检测、动态监测和能量采集。所制备的离电传感器（iontronic sensor）具有稳定的良好灵敏度和可重复性，可以有效地检测人手腕处的脉搏波形，并能够通过电容式传感矩阵映射压力分布。离电TENG展示出54.56μW的最大峰值功率，可以很好地为便携式电子设备供电。此外，所制备的离电TENG阵列可以实现交互式、快速响应和精确的动态监测，这拓宽了对直接和有效的传感设备的探索。所展示的多功能离子凝胶纤维膜有望为生理检测、生物力学能量采集、人机交互和自供电监测系统提供一种出色的方案。该成果以“Versatile Ion-Gel Fibrous Membrane for Energy-Harvesting Iontronic Skin”为题发表在Advanced Functional Materials上。 

图1. 离子凝胶纤维膜的结构和应用示意图。a）离子凝胶纤维膜的结构示意图。b）P(VDF-HFP）和[EMIM][TFSI]的化学结构。c）通过静电纺丝制备的离子凝胶纤维膜的照片。d–f）具有不同离子液体浓度的离子凝胶纤维膜的光学显微镜图像。g)基于多功能离子凝胶纤维膜的离子电子电容传感器和TENG的应用示意图。

图4. 离电TENG的电学输出性能。a）离电TENG与丁腈接触过程的示意图。b）用于交互式控制的TENG触觉阵列的工作过程示意图。c）不同尺寸的离电TENG的电信号。离电TENG在接触分离模式下的的电学输出，包括d）I_SC、e）V_OC、和 f）Q_SC。g）连接不同外部负载时电流和电压之间的关系。h）瞬时功率作为外部负载电阻的函数。（i）离电TENG为不同的商用电容器充电曲线。

  文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202303723