电子科技大学Nano Energy：用于静态与动态应变监测的电化学自供能应变传感器

钢铁侠 1年前 (2023-10-29) 1530浏览

一、【导读】

近年来，可穿戴电子、健康医疗、软体机器人等领域的发展对柔性应变传感器提出了极大的应用需求。根据工作原理，柔性应变传感器主要包括电阻型、电容型、压电型和摩擦电型。其中，电阻和电容型传感器可实现静态与动态应变监测，但存在耗能问题。压电和摩擦电型传感器由于其自供能潜力受到了广泛关注，但无法实现静态应变监测。

二、【成果掠影】

近日，电子科技大学太惠玲教授课题组在Nano Energy上发表题为“Electrochemical self-powered strain sensor for static and dynamic strain detections”的研究性论文。该工作构建了一种用于静态与动态应变监测电化学自供能应变传感器，研究了传感器敏感特性，揭示了传感器工作原理，验证了传感器静态与动态应变监测功能。

三、【核心创新点】

1.电化学自供能应变传感器构建

该电化学自供能应变传感器由Cu/Al电极、包覆有LiCl-碳纳米管的弹力线和乳胶管封装组成。其中，具有不同金属活性的Cu/Al电极用于电化学反应；弹力线赋予了传感器优异的拉伸性能；LiCl为电化学反应提供了导电离子；具有优异导电性能的碳纳米管不仅降低了Cu和Al电极间的电阻，而且赋予了传感器电阻应变效应；乳胶管封装抑制了电解质中水分子的蒸发，确保了化学反应和传感器性能的稳定性。

2.传感器工作原理揭示

对于自供能传感器，通常基于电压变化表征其敏感特性。但是，本研究的传感器在应变下电压变化很小，表明电化学反应受应变的影响较小；相比之下，传感器输出电流受应变影响较大，故采用电流变化表征应变敏感特性。传感器输出电流的变化可归因于以下两个原因：（1）传感器输出电压变化（次要因素）；（2）传感器电阻变化（主导因素）。

四、【数据概览】