基于金属腐蚀效应的柔性电化学压力传感器

柔性可穿戴力学传感器在多种新兴领域扮演着重要角色。基于压电、摩擦电、离子电等无源式传感原理的柔性力学传感器在机械刺激下其自身即可产生电信号输出，具有超低的功率消耗。然而，这类力学传感器通常只对动态或瞬态的机械刺激产生响应，而难以用于监测静态或者缓慢变化的力学刺激。因此，如何设计、构建一种不依赖外部电源，且具有良好的静态刺激监测能力的传感原理和器件，具有重要的理论研究意义和实际应用价值。

近日，四川大学机械工程学院的吴晓东研究员、甘芳吉副教授和张顶成副教授合作，巧妙地利用身边随处可见的金属腐蚀现象，通过合理的材料选择、组分优化、结构设计和系统集成，成功研发了一种新型电化学柔性压力传感器，实现了对静态和低频动态力学刺激的无源式监测，在多种人体生理信号监测方面表现出良好的应用前景。相关成果以 “Facile Construction of Electrochemical and Self-Powered Wearable Pressure Sensors Based on Metallic Corrosion Effects” 为题，发表在国际著名期刊《Nano Energy》上（影响因子：19.1），论文第一作者为四川大学机械工程学院2019级本科生梁春。

图1.基于金属腐蚀效应构建电化学力学传感器的设计理念和应用前景。

图2.柔性电化学力学传感器的工作原理和结构表征。

图3.柔性电化学力学传感器的响应行为和性能表征。

图4.所研发柔性电化学力学传感器在结合机器学习进行语音识别方面的应用探索。

总的来说，本工作通过材料学、电化学、结构设计、电子技术、人工智能算法、可穿戴健康监测等多个领域的交叉与融合，探索和开发了一种简便、有效、经济节约、可规模化的新型力学传感器件，为未来可穿戴健康监测和柔性人机交互等领域提供了新原理和新方法。