隨著柔性可穿戴電子的快速發(fā)展,，能夠準(zhǔn)確快速響應(yīng)身體健康信號變化的便攜式傳感器具有廣闊的應(yīng)用前景,，受到了國內(nèi)外科研學(xué)者的廣泛關(guān)注。然而,，現(xiàn)有的單一傳感器受限于能量供給問題,，限制了其在電子皮膚等領(lǐng)域的應(yīng)用,。一方面，考慮到制備工藝簡單成本低等優(yōu)勢,，基于壓阻原理的應(yīng)力傳感器能夠有效感知形變,，但是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈敏度較低；另一方面,，采用超級電容器等微能源器件作為供能元件,，但多為分離結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)集成度較低,。因此,，如何制備相匹配的微能源系統(tǒng)，更好的應(yīng)用于可穿戴領(lǐng)域與健康監(jiān)測方面,，是一個亟待解決的巨大挑戰(zhàn),。

　　近日，北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院微納電子學(xué)研究院張海霞教授課題組基于多孔CNT-PDMS導(dǎo)電彈性體,，將制備得到的壓阻應(yīng)力傳感器與微型超級電容器相結(jié)合,，提出了一種具有能量存儲與應(yīng)力監(jiān)測功能的一體式自驅(qū)動傳感貼片，成功解決了集成度低與能量供給受限等問題,。相關(guān)研究成果以“All-in-one piezoresistive-sensing patch integrated with micro-supercapacitor”為題,，發(fā)表于納米科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域重要期刊Nano Energy上，博士研究生宋宇為論文第一作者,，張海霞教授為通訊作者,。

　　該一體式自驅(qū)動傳感貼片為上下結(jié)構(gòu)，上部分由微型超級電容器作為儲能器件,，下部分為壓阻式應(yīng)力傳感器作為功能器件,，兩者均采用多孔CNT-PDMS導(dǎo)電彈性體作為電極材料。其中,，多孔CNT-PDMS彈性體通過“溶液-揮發(fā)”方式制備,，并借助于糖粉誘導(dǎo)產(chǎn)生多孔結(jié)構(gòu)，同時具有良好的機(jī)械魯棒性與電學(xué)穩(wěn)定性。對于功能器件,，壓阻傳感器展現(xiàn)出了極高的靈敏度與穩(wěn)定性,，其力學(xué)性能與壓阻性能之間具有一定的關(guān)聯(lián)，并可以通過調(diào)控器件孔徑,、孔隙率,、組成成分進(jìn)一步優(yōu)化其工作性能。對于能量存儲器件,，微型超級電容器采用叉指結(jié)構(gòu),，借助于多孔導(dǎo)電彈性體比表面積大及電導(dǎo)性高等優(yōu)勢，展現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性與電化學(xué)性能,，并在彎曲及按壓狀態(tài)下仍可以穩(wěn)定工作,。將壓阻傳感器與微型超級電容器組裝得到一體式智能貼片，可以在用戶認(rèn)證與安全通訊等方面作為3D touch使用,，并進(jìn)一步封裝成傳感陣列,，具有靜態(tài)應(yīng)力傳感與動態(tài)軌跡識別的功能。因此,，通過集成化一體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與通用工藝性能優(yōu)化，這種自驅(qū)動智能貼片在智能能量系統(tǒng)與人機(jī)交互等領(lǐng)域具有巨大潛力,。

　　相關(guān)研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃,、國家自然科學(xué)基金等資助。