Nat Commun：多模态目标识别中超灵敏压电机械感受器的仿生微结构设计
Nanoyu
2025-08-31
在人工机械感受器中实现高识别精度的挑战源于传感单元的灵敏度和稳定性之间的权衡。
受人类皮肤的启发，香港城市大学Johnny C. Ho，中南大学Jia Sun开发了一种仿生方法，该方法涉及对离子导电聚乙烯醇/Ti3C2Tx（PVA/MXene）复合水凝胶微针（HM）进行结构和工程增强，以提高灵敏度。
文章要点
1）通过将HM与聚对苯二甲酸乙二醇酯/氧化铟锡（PET/ITO）薄膜集成，创建了一个非法拉第结，确保在刺激下稳定的电输出而不会产生传输损耗。此外，纳米片间距的显著变化促进了质子沿MXene微通道的传输，增加了结和水凝胶中心之间的等离子体梯度，从而提高了压电效率。
2）因此，仿生传感单元实现了165.6 mW m-2的高功率密度和超过10000次循环的卓越传感稳定性。当与垂直忆阻器单元结合使用时，该系统有效地捕获和转换来自各种物体的特征信号，实现了90%的识别准确率。
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Ding, M., Xie, P., Wang, J. et al. Biomimetic microstructure design for ultrasensitive piezoionic mechanoreceptors in multimodal object recognition. Nat Commun 16, 8129 (2025).
DOI：10.1038/s41467-025-63115-9
https://doi.org/10.1038/s41467-025-63115-9
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