王中林：可拉伸的纱线嵌入式摩擦纳米发电机作为电子皮肤用于生物力学能量采集和多...

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通过功能性电子器件来模拟人类皮肤的基本特征是发展智能技术的重要一步，近年来具有类人类感知能力的人工皮肤成为一个重要的研究方向，而其中电子皮肤的研究更吸引了广泛的研究兴趣。电子皮肤需要覆盖动态且不规则的表面，而且能够承受多种重复、长时间的机械刺激（比如压力、应变和弯曲等）。作为多功能传感器，还要满足高拉伸性、高灵敏度、宽感应范围以及快速响应的要求。目前，多种柔性可拉伸的电子皮肤已经被成功开发出来，能够测量人类活动所产生的电信号。这些传感器是基于诸如压电性、电容以及压阻效应等不同机理。摩擦纳米发电机是一种能够实现能量富集和自供电的传感技术，将其与电子皮肤相结合有望为下一代可穿戴电子产品、个性化医疗以及人机界面等领域带来新的机会。

近日，美国佐治亚理工学院王中林教授课题组开发了一种简单、低成本的方法制备可拉伸的摩擦纳米发电机的方法，其可以用作多功能电子皮肤，并实现了生物力学能量的采集以及多种机械刺激的感知。通过在硅橡胶弹性体中嵌入连续的“链式”栅栏状交错的导电网络，赋予了该种电子皮肤以良好的透明性和拉伸性、高压敏感性以及优异的机械稳定性。研究表明，该摩擦纳米发电机能够点亮高达170个LED，而且其作为多功能传感器能够监测人的诸如动脉脉冲和声音振动等生理信号。该成果以题为"A Stretchable Yarn Embedded Triboelectric Nanogenerator as Electronic Skin for Biomechanical Energy Harvesting and Multifunctional Pressure Sensing"发表在Advanced Materials上。

本文中报道了一种可拉伸的摩擦纳米发电机的简单制备方法，其可以作为多功能电子皮肤使用并实现了能量富集和多功能压力传感。该电子皮肤具有透明性和拉伸性、高敏感性以及优异的机械稳定性并可以用作个性化智能假肢、实时计步器、以及自供电的柔性数字键盘等。此外，该类摩擦纳米发电机有望在人形机器人、生物医学假肢、生理监测、自供电运动传感和人机接口设备等领域进一步得到应用。

文献链接：A Stretchable Yarn Embedded Triboelectric Nanogenerator as Electronic Skin for Biomechanical Energy Harvesting and Multifunctional Pressure Sensing  (Adv. Mater. 2018, DOI: 10.1002/adma.201804944)