可穿戴電子設(shè)備能夠采集人體的物理化學信號，在人機交互、智能醫(yī)療等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，傳感電極的微納材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計是其中的重要研究內(nèi)容。

離子型壓力傳感器中的離子能夠有效結(jié)合傳感電極信號與人體的化學環(huán)境，是可穿戴電子器件的研究熱點之一，其中，有效促進體系中離子-電子的傳輸是提升傳感性能的關(guān)鍵。

針對上述問題，安徽大學集成電路研究院曾瑋副教授與合作者提出一種拓撲型微米葉傳感電極結(jié)構(gòu)，電極內(nèi)部的鉍烯作為導電框架，中間的BiOCl-Bi2O3活性層提供超容性，外部的硼烯不僅提升超容性，而且維持了整體的拓撲形狀。基于該傳感電極，設(shè)計實現(xiàn)了基于蠶絲蛋白水凝膠的電解質(zhì)，構(gòu)成了整體的超級電容型柔性壓力傳感器件。

圖1 拓撲型微米葉傳感電極在應(yīng)力下的壓離子傳輸機理

研究表明，在壓力傳感器工作過程中，電極的微米葉拓撲結(jié)構(gòu)有利于電解質(zhì)中離子的抽取和遷移，制得的傳感器用于柔性電子皮膚時，具有寬檢測范圍，低檢測限和優(yōu)異的耐久性。

器件在50~150 Pa的范圍內(nèi)，靈敏度為1.60 kPa?1，在150 Pa-8.5 kPa范圍內(nèi)，靈敏度為1.01 kPa?1，檢測下限達0.59 Pa，最大檢測范圍~220 kPa，經(jīng)過10000次循環(huán)，相對電容能保持97.92%，應(yīng)用于人體關(guān)節(jié)運動、面部表情的監(jiān)測與識別，為離子型傳感器件與裝置的設(shè)計與實現(xiàn)提供了新思路。

圖2 基于拓撲型微米葉傳感電極的壓力傳感器在人體關(guān)節(jié)及面部表情識別上的應(yīng)用

審核編輯：劉清