華中大劉逆霜團隊 ACS Nano：基于壓力傳感原理的MXene/BC薄膜聲音探測器
2022-05-07 來源：高分子科技
柔性壓力傳感器作為重要的可穿戴電子設備引起了廣泛關注。但大多數傳統研究僅著力于器件的傳感性能測試和簡單的人體運動檢測，沒有很好地開發其在日常生活中的應用。針對此需求，華中科技大學劉逆霜課題組提出了將基礎器件應用于實踐的研究思路，制備能夠感知微小壓力的紙基壓力傳感器，并研究其在高靈敏度傳感領域作為可穿戴聲音探測器的應用。
圖1 MXene/BC薄膜壓力傳感器的物理化學表征和工作機制示意圖
得益于一維BC纖維插層二維MXene納米片構建的立體式隔離層結構，材料內部具有較多的可變化的導電接觸點。因此，在外部壓力下該器件展現出了優越的壓力傳感性能：小壓力范圍內的寬線性檢測范圍、高靈敏度、快速響應/恢復時間、長期循環穩定性等。作為聲音探測器時，該器件可以通過監測喉部肌肉運動對語言的最小結構單元與聲音屬性的變化進行采集識別，為發音障礙問題提供了解決方法；能夠模擬耳膜的工作原理，感知聲音傳遞時空氣周期性振蕩帶來的壓力變化，對自然聲進行探測分辨；在聲音可視化技術中，可以通過對詩歌朗誦信號和回旋樂聲波的探測實現對聲音形態的捕捉和呈現。
圖2 MXene/BC薄膜的壓力傳感性能
圖3 MXene/BC聲音探測器對語言信號的識別
圖4 MXene/BC聲音探測器對自然聲信號的分辨
圖5 MXene/BC聲音探測器在聲音可視化技術中的應用
相關研究工作目前以”Flexible MXene/bacterial cellulose film sound detector based on piezoresistive sensing mechanism”為題發表于ACS Nano。論文第一作者為華中科技大學碩士研究生蘇拓薏，華中科技大學劉逆霜副教授為該論文的通訊作者。該工作得到了國家自然科學基金（批準號：51872106、11874025）等的支持。
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c03155
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（責任編輯：xu）
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