近日，河海大学、江苏省特种机器人技术重点实验室王延杰教授团队在功能材料领域权威期刊《Advanced Functional Materials》上发表题为“Ionic Flexible Sensors: Mechanisms, Materials, Structures, and Applications”的综述文章。论文系统总结了离子柔性传感器在传感机理、组成、结构设计及应用方面的最新研究进展。
人体皮肤是人体最大的感觉器官，可以感知压力、应变、温度和湿度。通过模仿人类皮肤的触觉感知功能，基于离子迁移和离子重分布机制的离子柔性传感器得到了飞速发展。与传统柔性传感器相比，离子柔性传感器不仅具有高灵敏性、高抗噪性、高分辨率，且具有自修复、自供电和生物相容性等生物学特性，在电子皮肤、人机交互、可穿戴医疗设备等领域具有重要的应用及学术价值。该文详细回顾了几种典型的离子柔性传感机制及结构组成，并通过耦合模型讨论了其传感性能的影响因素，包括超级电容界面离子传感效应、压电式离子传感效应和压阻式离子传感效应。其次，基于可生物降解性、自愈性和多模态性等生物学特性，重点讨论了固体离子聚合物基体、金属基电极、非金属基电极和微结构设计在离子柔性传感器中的应用及改进策略。然后，探讨了离子柔性传感器在人工皮肤、人机交互技术、可穿戴设备等相关领域的典型应用。最后，提出了离子柔性传感器当前面临的挑战和未来发展趋势，为离子传感器的发展提供可参考的技术路线图。
该工作是团队近期关于离子柔性器件相关研究的最新进展之一。近年来，团队对离子柔性器件（包括离子柔性传感器和离子柔性驱动器）的机理、制备、性能改进及模型应用做了一系列的探索。在制备工艺方面，团队提出一种电极界面的新制备工艺，实现枝状电极的可控生长，有效增强传感信号与驱动性能（ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 30258），并阐明了含水量对离子驱动器性能的影响规律，提出了电极优化方法，实现了驱动性能提升（Electrochim Acta 2014, 129, 450-8）。在传感性能探究方面，团队揭示了自供电离子聚合物传感器湿度感知机理，实现了电压、电阻、电容等多物理参数感知模式（Sensors & Actuators: B. Chemical 2021, 345 ,130421和RSC Adv. 2020, 10, 27447-27455）；同时，建立了基于N-P方程的离子聚合物传感器力电耦合模型，并通过磁场、微结构实现对自供电离子聚合物传感器应变传感性能110%的提升（Smart Mater. Struct. 2021, 30 , 065013和Sensors 2019, 19, 2104）。在应用方面，团队研发了可用于医疗手术和人工心脏的活性导管和微泵样机（Appl Bionics Biomech, 2018, 2018:4031705），并开发了一种离子簇团聚机理启发的球形变刚度软体抓手（Soft Robotics 2021）。相关研究成果获江苏省科学技术奖三等奖。
该研究联合了西安交通大学、南方科技大学、英国斯旺西大学多名国际学者，受到了国家重点研发计划（2020YFB1312900）、国家自然科学基金（51975184和52105573）等项目的支持。
Advanced Functional Materials是英国John Wiley & Sons Ltd.出版社创办的材料科学领域的旗舰期刊，主要刊载新材料科学、物理、化学、能源等多个学科的前沿研究成果，其刊文质量得到了学术界高度认可。该期刊2020年影响因子为18.808。
中华人民共和国国家发展和改革委员会 中华人民共和国工业和信息化部 中华人民共和国应急管理部 中华人民共和国生态环境部 中华人民共和国科学技术部 中华人民共和国财政部 中华人民共和国商务部 中国石油和化学工业联合会
江苏省发展和改革委员会 江苏省工业和信息化厅 江苏省财政厅 江苏省生态环境厅 江苏省科学技术厅 江苏省商务厅 江苏省应急管理厅 江苏省市场监督管理局 江苏省统计局
北京市化学工业协会 天津市石油和化工协会 辽宁省石油和化学工业协会 内蒙古石油和化学工业协会 重庆市石油与天然气学会 河北省石油和化学工业协会 山西省化学工业协会 吉林省能源协会 黑龙江省石化行业协会 浙江省石油和化学工业行业协会 安徽省石油和化学工业协会 福建省石油和化学工业协会 江西省石油和化学工业协会 河南省石油和化学工业协会 湖北省石化行业协会 湖南省石油化学工业协会 广东省石油和化学工业协会 海南省石油和化学工业行业协会 四川省化工行业协会 贵州省化学工业协会 云南省化工行业协会 陕西省经济联合会 甘肃省石化工业协会 青海省化工协会
电话：协会：025-8799064 学会：025-86799482
会员服务部：025-86918841
信息部：025-86910067
传真：025-83755381
邮箱：jshghyxh@163.com
邮编：210019
地址：南京市梦都大街50号东楼(省科技工作者活动中心)5楼
增值电信业务经营许可证：苏B2-20110130
备案号：苏ICP备13033418号-1
