基于热膨胀处理和钾离子修饰的VMT/PDMS薄膜自供电柔性传感器实现高精度人体手势识别

为解决二维材料在压电纳米发电机应用中规模化制备的技术难题，研究人员通过天然层状硅酸盐蛭石(VMT)的协同改性策略，结合热膨胀与K+插层技术开发出高性能K-VMT/PDMS复合传感器。该器件输出电压达20V（提升3倍），可识别0.01N微力，通过多粒度卷积框架实现99.86%手势识别率，为环保型自供能柔性电子开辟新路径。

　　

二维材料在压电纳米发电机领域潜力巨大，但规模化制备始终面临技术瓶颈。这项突破性研究另辟蹊径，选择天然层状硅酸盐蛭石(VMT)作为功能材料。通过热膨胀与金属离子插层的协同改性，首次揭示结构膨胀、离子修饰与压电输出的内在关联。其中钾离子(K⁺)插层膨胀蛭石(K-VMT)表现尤为亮眼，输出电压飙升至20V——达到未改性样本的3倍，堪称完美的压电传感层。

基于此，研究者采用K-VMT/聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合材料打造出柔性自供电传感器。该器件兼具卓越机械稳定性与柔韧性，检测限低至0.01牛顿。在人体运动追踪测试中，不仅能实时捕捉压力梯度变化，更通过独创的一维多粒度卷积特征提取框架，实现高达99.86%的手势识别精度。

这项研究不仅拓展了二维材料在压电传感的应用边界，更开创性地将储量丰富的天然矿物与可规模化加工技术相结合，为新一代能量自主型传感器的发展提供了兼具成本效益与生态友好的解决方案。那些在花园里常见的金色蛭石薄片，或许正孕育着未来人机交互技术的革命。