王闯 鲍容容† 潘曹峰‡

1) (广西大学物理科学与工程技术学院, 南宁 530004)

2) (中国科学院北京纳米与能源系统研究所, 北京 101400)

柔性可穿戴电子设备因其在人工智能、健康医疗等领域的应用而受到了人们的极大关注.然而, 如何降低功耗或实现自供能一直是阻碍其广泛应用的瓶颈.随着纳米发电机与自驱动技术的兴起, 尤其以摩擦纳米发电机(TENG)与压电纳米发电机(PENG)代表的研究, 为解决可穿戴传感器电源的问题提供了可行的方案.TENG和PENG分别基于摩擦起电效应与压电效应, 可以将机械能转化为电能, 同时具备可拉伸性、生物相容性和自愈性等优良特性, 已经广泛应用于自驱动的触觉传感器的设计制备中, 并作为下一代可穿戴电子设备的技术基础展现出巨大的应用潜力.基于该领域的最新进展, 本文对TENG与PENG的机理进行概述, 对其性能优化途径进行归纳, 再结合材料、器件的设计等讨论应力应变与分布、滑移等纳米发电机自驱动传感器的制备与应用研究.最后, 对自驱动触觉传感器目前存在的问题与挑战进行讨论, 并对未来的发展进行展望.

1 引 言

随着第四次工业革命的推进, 诸如物联网、大数据、类人机器人和人工智能等新兴产业和交叉学科的研究浪潮正在爆发.这些功能性电子设备的飞速发展正在改变人们彼此之间及与周围环境进行交流的方式, 从而将我们的世界集成到了一个智能信息网络中.可穿戴电子设备因其在智能……