由聚丙烯腈制成的柔性自供电离子凝胶压力传感器，用于可穿戴运动和生理监测

《ACS Applied Polymer Materials》：Flexible Self-Powered Ionic Gel Pressure Sensors from Polyacrylonitrile for Wearable Motion and Physiological Monitoring

自供电柔性压力传感器通过PAN/MWCNTs复合膜与离子凝胶层协同作用，实现高灵敏度（7.20 kPa–1）、宽检测范围（0-100 kPa）及长期稳定性（5700秒），可识别复杂运动模式和字符。

　　

柔性自供电压力传感器在可穿戴电子设备中备受关注，尤其是在实时监测人体运动和生理信号方面。本文介绍了一种基于复合膜的高性能压力传感器，该复合膜由聚丙烯腈/多壁碳纳米管（PAN/MWCNTs）和离子凝胶层组成。将静电纺制的PAN/MWCNTs纳米纤维与离子凝胶基体结合使用，显著提升了压电输出、压力灵敏度和检测范围。在最佳MWCNT含量为2 wt%时，该传感器可实现最大输出电压14 V和电流40 μA，并在100 kPa压力下表现出96%的相对电阻变化。这种复合结构改善了界面接触、分子排列和电荷传输，从而比单组分配置具有显著更好的压阻性能。重要的是，该传感器采用自供电模式工作，能够将机械刺激直接转化为电信号，表现出优异的灵敏度（压力<10 kPa时灵敏度为7.20 kPa?1）、宽检测范围（高达100 kPa）以及长期运行稳定性（输出信号可维持5700秒以上）。该传感器能够有效检测微弱的生理信号和复杂的运动模式。5 × 5的传感器阵列可实现高分辨率的空间压力映射，甚至能够识别由施加的负载形成的汉字。这项工作为设计高性能自供电柔性传感器提供了一种简单而有效的策略，具有在健康监测、手势识别和智能机器人技术中的广泛应用前景。