北石化学院成功研制具有宽工作压力的自供电柔性压力传感器

在国家留学基金委国家公派出国留学选拔计划、国家自然科学基金面上项目等支持下，北京石油化工学院材料科学与工程学院杨丹副教授在自供电柔性压力传感器研究方面取得新进展，利用摩擦纳米发电机(Triboelectric nanogenerator，TENG)成功研制出具有宽工作压力范围的自供电柔性压力传感器，基于总结相关研究成果撰写的学术论文“Flexible and wide pressure range triboelectric sensor array for real-time pressure detection and distribution mapping”于10月12日在《Journal of Materials Chemistry A》期刊上在线刊出。北京石油化工学院为论文第一完成单位，杨丹副教授和重庆大学郭恒宇教授为论文共同第一作者，国际顶尖纳米科学家和能源技术专家、佐治亚理工学院终身教授、欧洲科学院院士和中国科学院外籍院士、中国科学院北京纳米能源与系统研究所所长王中林先生为通讯作者。

能检测并诊断人体身体健康的可智能穿戴电子设备已经引起了人们的广泛关注，其中能准确测量力的大小及分布对于压力传感器而言至关重要。但基于导电材料传统压力传感器的压力测量范围仅在千帕(kPa)以内，无法对兆帕(MPa)范围内的压力进行测量，因此无法检测人体大幅度范围的运用，例如脚踩踏等。本文作者利用柔性硅橡胶制备了可自供电的压力传感器阵列(Pressure Sensor Array，PSA)，阵列结构单电极模式TENG的输出电压信号由形变诱导静电势变化产生，同时单个TENG的输出电压随外加压力线性变化，被开发用于检测机械运动期间产生的大约1.1MPa的压力大小和分布。此外，可以通过调节阵列结构参数和杨氏模量来调节压力传感器的灵敏度和测量范围。

杨丹副教授2019年入选国家留学基金委国家公派出国留学选拔计划，2019年8月-2020年9月于佐治亚理工学院访学期间，在王中林院士的亲自指导下，积极努力开展基于TENG和介电弹性体的传感器和驱动器等方面的科研工作。尽管受到新冠肺炎疫情等不利因素的影响，但仍然取得了丰硕成果，访学期间共发表SCI学术论文10篇，其中JCR 1区论文5篇，累计影响因子达74.5。《Journal of Materials Chemistry A》为SCI Q1区期刊，2020年影响因子(IF)为11.301，该文录用刊载从一个侧面表明所制备的具有宽工作压力范围的柔性自供电PSA对于构建未来先进的可穿戴医疗电子设备颇有前景。