91儀器信息近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院微創(chuàng)中心研究員王磊團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出一種基于ZnO納米棒結(jié)構(gòu)的新型柔性織物基底壓電壓力傳感器，相關(guān)研究成果以High-Performance Textile Piezoelectric Pressure Sensor with Novel Structural Hierarchy Based on ZnO Nanorods Array for Wearable Application為題，發(fā)表在Nano Research上。
 　　柔性可穿戴電子器件因其優(yōu)異的靈敏度、可延展性、耐久性以及與人體皮膚的相容性而得到廣泛的研究。特別是自供電智能穿戴設(shè)備，能夠有效地將各種機(jī)械運(yùn)動轉(zhuǎn)化為電能，解決了穿戴式電子設(shè)備電源體積大、剛性差的缺點(diǎn)。課題組成員設(shè)計(jì)了一種基于ZnO納米棒結(jié)構(gòu)的新型柔性織物基底壓電壓力傳感器，采用纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu)的ZnO納米棒和PVDF膜來賦予壓電效應(yīng)。傳感器在0-2.5kPa壓力范圍內(nèi)的靈敏度為0.62V/kPa，開路電壓高達(dá)11.47V左右，具有優(yōu)越的機(jī)械穩(wěn)定性和低檢測限(8.71pa)。
 　　應(yīng)用證明，傳感器可以檢測多種人體運(yùn)動，如手腕的彎曲/放松運(yùn)動和每個手指的彎曲/拉伸運(yùn)動。因此，所制備的織物基底壓電傳感器可用于構(gòu)建自供電壓電傳感器，并可用于實(shí)時(shí)監(jiān)測人體信息。
 　　深圳先進(jìn)院客座學(xué)生譚永松為論文第一作者，王磊為論文的共同通訊作者，研究工作主體在深圳先進(jìn)院完成。
 　　T-FPE的傳感性能。(a)不同壓力(0.25-2.5kPa)下的壓電輸出電壓(b)T-FPES在2.5kpa不同頻率(0.1-1Hz)壓力下的輸出電壓(c)不同壓電層的輸出電壓(d)T-PEPS在2000個工作循環(huán)下的傳感穩(wěn)定性試驗(yàn) 　　壓電傳感器的應(yīng)用演示。(a)T-PEPS在小/大彎曲位置產(chǎn)生的輸出電壓(a)的插圖分別顯示了T-PEPS在小/大彎曲位置的照片(b)手腕在不同彎曲度下的輸出電壓(c)手指彎曲和拉伸分別為5°、30°和60°時(shí)的輸出電壓(d)不同手指的輸出電壓(e)監(jiān)測不同物體時(shí)傳感器的輸出電壓