準確的身體動作捕捉對于生物力學評估和沉浸式虛擬/增強現(xiàn)實（VR/AR）系統(tǒng)具有重要意義。壓電彎曲傳感器模仿皮膚機械感受器的離子傳輸傳感機制，有望為可穿戴身體運動檢測提供一種自供電方法。然而，它們的實際用途受到低壓電彎曲靈敏度（通常低于 0.5 mV/度）和單向彎曲響應的限制，這限制了它們解決復雜的多自由度 (multi-Dof) 身體運動的能力。

在這里，中科院上硅所Ranran Wang，新加坡國立大學Ghim Wei Ho報告了一種克服這些限制的軟壓電多自由度 (SPIM) 柔性傳感器。

文章要點

1）它巧妙地整合了兩性偶極子-離子相互作用和尺寸引起的空間位阻效應，以實現(xiàn)快速離子通道形成和放大的陽離子/陰離子傳輸不平衡，從而共同促成創(chuàng)紀錄的3.2 mV/度的壓電離子彎曲靈敏度。結(jié)合多孔彈性力學和泊松-能斯特-普朗克模型的理論模擬證實了協(xié)同增強作用。

2）此外，獨特的方棱柱形纖維結(jié)構(gòu)和兩對對稱納米網(wǎng)電極使 SPIM 彎曲傳感器能夠解耦多自由度關(guān)節(jié)彎曲，以區(qū)分復雜的身體運動。研究人員展示了適用于元宇宙應用的 SPIM 柔性傳感器平臺，包括自由姿勢手部動作的數(shù)字孿生以及通過配備單個緊湊型傳感器設(shè)備的單關(guān)節(jié)靈巧性進行復雜而直觀的 VR 控制。

參考文獻

Fang, Y., Ouyang, H., Cheng, Y. et al. Ultrasensitive multi-degree-of-freedom piezoionic sensor via synergistic hydrogel-ion interactions. Nat Commun (2025).

DOI：10.1038/s41467-025-67613-8

https://doi.org/10.1038/s41467-025-67613-8