近期，中國科學院深圳先進技術研究院微創(chuàng)中心王磊團隊成功地設計了一種基于ZnO納米棒結(jié)構的新型柔性織物基底壓電壓力傳感器，相關研究成果以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(CAS一區(qū)，IF=8.183)，該論文的第一作者為深圳先進院客座學生譚永松，王磊研究員為共同通訊作者，研究工作主體在深圳先進院完成。

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受到廣泛的研究。特別是自供電智能穿戴設備，能夠有效地將各種機械運動轉(zhuǎn)化為電能，解決了穿戴式電子設備電源體積大、剛性差的缺點。課題組成員成功地設計了一種基于ZnO納米棒結(jié)構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)構的ZnO納米棒和PVDF膜來賦予壓電效應。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11.47V左右，具有優(yōu)越的機械穩(wěn)定性和低檢測限(8.71pa)。

應用證明，傳感器可以檢測多種人體運動，如手腕的彎曲/放松運動和每個手指的彎曲/拉伸運動。因此，所制備的織物基底壓電傳感器可用于構建自供電壓電傳感器，并可用于實時監(jiān)測人體信息。

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。

壓電傳感器的應用演示。(a) T-PEPS在小/大彎曲位置產(chǎn)生的輸出電壓，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°時的輸出電壓。(d) 不同手指的輸出電壓。(e) 監(jiān)測不同物體時傳感器的輸出電壓。