华中大刘逆霜团队 ACS Nano:基于压力传感原理的MXene/BC薄膜声音探测器
柔性压力传感器作为重要的可穿戴电子设备引起了广泛关注。但大多数传统研究仅着力于器件的传感性能测试和简单的人体运动检测,没有很好地开发其在日常生活中的应用。针对此需求,华中科技大学刘逆霜课题组提出了将基础器件应用于实践的研究思路,制备能够感知微小压力的纸基压力传感器,并研究其在高灵敏度传感领域作为可穿戴声音探测器的应用。
得益于一维BC纤维插层二维MXene纳米片构建的立体式隔离层结构,材料内部具有较多的可变化的导电接触点。因此,在外部压力下该器件展现出了优越的压力传感性能:小压力范围内的宽线性检测范围、高灵敏度、快速响应/恢复时间、长期循环稳定性等。作为声音探测器时,该器件可以通过监测喉部肌肉运动对语言的最小结构单元与声音属性的变化进行采集识别,为发音障碍问题提供了解决方法;能够模拟耳膜的工作原理,感知声音传递时空气周期性振荡带来的压力变化,对自然声进行探测分辨;在声音可视化技术中,可以通过对诗歌朗诵信号和回旋乐声波的探测实现对声音形态的捕捉和呈现。
图2 MXene/BC薄膜的压力传感性能
图3 MXene/BC声音探测器对语言信号的识别
图4 MXene/BC声音探测器对自然声信号的分辨
图5 MXene/BC声音探测器在声音可视化技术中的应用
相关研究工作目前以”Flexible MXene/bacterial cellulose film sound detector based on piezoresistive sensing mechanism”为题发表于ACS Nano。论文第一作者为华中科技大学硕士研究生苏拓薏,华中科技大学刘逆霜副教授为该论文的通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金(批准号:51872106、11874025)等的支持。
论文链接:
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c03155
相关进展
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