背景介绍
大面积、可拉伸传感器网络是柔性触觉传感、可穿戴电子器件等领域的核心组成部分，基于摩擦纳米发电机（TENG）自供电触觉传感器是其中的一个重要技术方案。然而，在大面积、高密度传感阵列因为受到传感节点和高密度的内部电路之间的信号干扰，往往会导致严重的识别错误。先前的研究通过图案化和精确布线等策略，实现了低识别错误的柔性TENG传感阵列；但是对高识别精度和传感节点、导线、屏蔽层和摩擦起电层相应的机械变形能力的匹配要求，使得开发具有优异拉伸性的大面积复用传感阵列具有极大的挑战性。
成果简介
本文报道了一种电信号屏蔽策略，可提供具有超低误识别率（0.20％）的大面积复用自供电无束缚TENG电子皮肤（UTE-skin，25 cm × 25 cm区域内4 × 4像素）。开发了基于全向拉伸导电炭黑-Ecoflex复合材料的屏蔽层，可有效消除布线的静电干扰，保证传感矩阵中的低水平噪声。UTE-skin在100%单轴、100%双轴和400%各向同性应变下能可靠运行，实现高质量压力成像和多点触控实时可视化。研究中展示了该成果用于触觉识别的智能手套、用于步态分析的智能鞋垫以及可变形人机界面。该成果近期发表在Nature Communications上，并被编辑选为Devices目录下的亮点论文。论文第一单位为能源学院，通讯作者是能源学院刘瑞远教授、纳米科学技术学院孙宝全教授和台湾中兴大学赖盈至教授。
近期进展
该工作是刘瑞远教授团队近期关于可穿戴能源材料与器件的最新进展之一。团队聚焦于可穿戴传感器件的供电需求，以碳、硅及其复合功能纳米材料为核心，开发了系列高效环境能量捕获器件（Advanced Materials2023, 35, 202305438；Advanced Energy Materials2023, 13, 2204091；Nano Energy2023, 106, 108081；Advanced Materials2018, 30, 1705195；Advanced Materials2018, 30, 1705918）和柔性自驱动传感器件（Progress in Materials Science2023, 138, 101156；Nano Energy2022, 95, 106991；Nano Energy2022, 95, 107056；Advanced Functional Materials2018, 28, 1705808；Materials Today2018, 21, 216），也系统探索了集成发电和储能装置的柔性自充电电源（Nature Review Materials2022, 7, 870;Small2023, 19, 2303949；Materials Today Energy2023, 33, 101276；Advanced Energy Materials2020, 10, 2000523）。
课题组主页
http://flexible.energy.suda.edu.cn/
原文链接
https://www.nature.com/articles/s41467-024-45611-6