对于电子皮肤、智能人机界面、可穿戴健康监测和软体机器人等应用而言，温度传感器不仅要快速响应热刺激，更要在短时间内给出可读取、可比较、可用于判断的稳定读数。换言之，真正决定温度感知质量的并不只是“信号何时开始变化”，还包括“多久能够形成可靠平台”。

  热电型温度传感器能够直接将温差转化为电压信号，原理上不需要传感材料整体升温，具有快速温度感知潜力。然而，在柔性热电体系中，热传导、环境散热、离子迁移和界面弛豫等过程仍可能拖慢稳态输出建立。许多器件虽能迅速产生初始信号，却难以快速形成稳定读数，这限制了其在动态场景中的可靠使用。

网络重构：从松散接触到连续热电通路

  针对上述问题，复旦大学武利民教授、石澜青年副研究员团队提出了一种导电/热电网络重构策略，构建了 MF-PDA-SWCNT-PEDOT（MPSP）柔性热电传感器。该器件以多孔三聚氰胺泡沫为柔性支架，先引入聚多巴胺（PDA）作为界面粘附与组装基础，再负载单壁碳纳米管（SWCNT），最后通过气相聚合 PEDOT 对预组装的 SWCNT 网络进行原位连接。

  这一设计的关键在于：传感响应不依赖离子迁移或含水凝胶等慢弛豫过程，而是通过连续、无离子的电子传输网络实现热电转换。PEDOT 的引入相当于对 SWCNT 网络进行“焊接”和重构，使原本可能存在断点和松散接触的导电路径转变为更加连续的导电/热电通路，从结构上降低响应延迟和信号漂移来源。

  2026年6月11日，相关研究成果以“Network-Reconfigured Thermoelectric Flexible Sensor for Ultrafast Steady-State Temperature Perception”为题发表在ACS Nano上。文章的第一作者是王泽浩博士，文章的通讯作者是武利民教授、石澜青年副研究员。

图1. MPSP 传感器的网络重构设计、制备过程、微观结构与温度-压力双模态传感原理。

机制与性能：快速建立温差，同时避免慢弛豫

  柔性热电传感器要实现快速稳态温度感知，需要同时满足两点：器件内部能够迅速形成稳定温度梯度，且热电信号产生与传输过程尽量避免缓慢的离子迁移和界面极化。MPSP 的多孔泡沫骨架有助于维持低热导和有效温差，连续 SWCNT/PEDOT 网络则提供快速的空穴输运路径。

  实验表明，MPSP 在 -30 至 70 K 温差范围内呈现良好线性热电响应，塞贝克系数为 34.8 μV K^-1，线性拟合 R²=0.999；在 ΔT=20 K 条件下，电压信号可稳定保持 240 s 以上，衰减约 0.29%。在温度响应方面，器件展现出 58.6 ms 的一阶响应时间；即使在 71.7 K 大温差下，也能在 430 ms 内达到稳态输出。器件还可分辨约 0.03 K 的微小温差，并在 1000 次热源循环接触后保持稳定响应。

图2. MPSP 的超快稳态温度响应、微小温差检测、与 K 型热电偶的协同测试以及循环稳定性。

双模态感知：温度信号与压力信号的可区分输出

  电子皮肤和可穿戴传感器通常需要同时感知温度与压力，但两类信号在柔性材料中容易耦合。MPSP 的结构为双模态感知提供了清晰的物理分工：温差主要通过热电压输出，压力主要通过多孔导电网络的压阻变化输出。

  实验显示，MPSP 具有可重复的压力响应和 5000 次压力循环稳定性；在不同温差条件下，压力响应仍保持规律输出。进一步测试表明，固定温差下施加压力循环时，热电压基本稳定而电阻信号随压力变化；固定压力下加热和冷却时，热电压随温度变化而电阻信号相对稳定。该器件能够在一定程度上缓解温度-压力双模态传感中的信号串扰和响应速度不匹配问题。

图3. MPSP 的压力传感性能、温度-压力耦合测试及双模态信号解耦验证。

应用验证与意义

  基于超快且稳定的温度读数，研究团队进一步展示了 MPSP 在柔性测温和多模态感知中的应用潜力。器件可用于额头、手掌、手背、脸颊和胸部等部位的温度相关信号采集；集成到氧气面罩后，可用于识别正常呼吸、微弱呼吸、咳嗽、哮喘和窒息等五种呼吸模式，并结合 1D CNN 模型实现 94% 的分类准确率。此外，该传感器还可用于识别不同材料物体的降温特征，在七种材质物体识别中实现 98.6% 的准确率。

  需要指出的是，这些应用展示主要用于说明该传感器在快速稳态温度读取和多模态信号采集方面的潜力，并不等同于成熟医疗或工业检测产品。该工作的核心贡献在于将“稳态输出建立速度”作为柔性温度感知中的关键科学问题进行解决，为高性能柔性热电型温度传感器、温度-压力双模态电子皮肤以及快速环境热感知器件提供了新的结构设计思路。

  论文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.6c04083