受蜘蛛网结构启发的柔性转换技术实现了巨大的压电响应，能够捕捉到难以察觉的生物力学信号

《npj Flexible Electronics》：Spiderweb-inspired flextensional transduction enables giant piezoelectric response for monitoring imperceptible biomechanical signals

　　

摘要

准确监测生物力学信号对于生理评估和临床干预至关重要，但由于这些信号的动态性和微弱性，监测工作仍面临挑战。受蜘蛛网能够感知微小机械扰动这一特性的启发，我们提出了一种基于柔性伸缩原理的转换策略，使压电设备能够以超高灵敏度检测到微弱的机械刺激。有限元仿真和实验验证表明，在非晶态聚偏二氟乙烯（PVDF）材料的应变放大效应以及偶极子重定向作用下，该设备能够在低于牛顿级别的机械刺激下产生161.5伏特的输出电压和153.4微瓦/平方厘米的功率密度。该设备可在血管内动脉瘤干预手术中实时监测接触力，并用于高保真脉冲波形采集，从而实现无创血压测量。这种生物启发式的转换方法为将不可察觉的生物力学信号转化为可测量的电信号提供了通用途径，适用于超灵敏的生物医学监测应用。