华中科技大学最新Science

本文报道了华中科技大学与美国宾夕法尼亚州立大学合作的研究成果，旨在解决机械超材料集成传感功能的挑战，特别是在压力传感中灵敏度与检测范围之间的固有权衡。研究背景在于机械超材料虽能解耦机械参数，但纳入额外功能仍需突破。研究目的为设计一种力电耦合超材料，通过将分子铁电晶体嵌入3D打印梯度晶格结构中，实现自供电压力传感，并打破传统传感性能的限制。结论表明，该超材料通过晶格几何梯度和杨氏模量梯度的双重设计，在低压区（<0.4 kPa）实现约320 mV/kPa的高灵敏度和1.3 Pa的低检测极限，同时检测范围覆盖1.3 Pa至3.45 MPa的六个数量级。此外，该材料在机器人手触觉感知、食品新鲜度监测及无人车地形感知中展现了应用潜力，为机械超材料的多功能集成提供了新路径。