东华大学武培怡/雷周玥团队 Adv. Mater.: 新型离子压电材料

背景：在人机交互和柔性健康监测需求增长的背景下，如何将微弱机械刺激高效转化为电信号是构建软体电子系统的关键。离子压电凝胶因其柔软性和离子传导机制，在可穿戴传感和能量收集中展现出潜力，但现有材料受限于离子迁移差异小，导致电压输出和功率密度偏低。研究目的：东华大学武培怡/雷周玥团队旨在通过多尺度结构协同设计，提升离子压电材料的性能，实现超低压感知和直接驱动器件。结论：该研究在分子、微观和宏观尺度上协同调控离子动力学，使用聚丙烯酸苄酯网络选择性束缚阳离子、微锥阵列集中应力、不对称电极构建内电场，将电压灵敏度提升至>104 mV kPa⁻¹，功率密度达135.1 μW cm⁻²，并在水凝胶体系中验证了普适性。多层器件在微弱压力下产生4.5 V电压，可直接驱动LED，应用于呼吸监测，展示了在自供能生物界面和软体能量收集中的广阔前景。