高熵耗散复合传感层

三重信号自解耦

在聚吡咯/氧化锌体系中首次构筑高熵耗散导电层，同时增强压力与气体响应，并抑制湿度和温度干扰，实现复杂温湿度场下压力/气体信号的自解耦。

Li, Shenghong · Chundi, Pan · Yanjuan, Dong · 徐伟强 · 余厚 · Chiu Tam, Kam

Advanced Materials 2024

参数信息

压力灵敏度

17.54 %/kPa

气体灵敏度

0.37 %/ppm

湿度响应

0.41 %/% RH

温度响应

0.12 %/°C

耐久性

500

光净化循环次数

10000

技术优势

一个器件解耦两种信号

依靠高熵耗散结构的压力接触面积增大、气体响应位点增多，以及水汽路径改变和自身隔热作用，在温湿度波动的环境中仍能将压力与气体信号区分开，无需额外解耦电路或算法。

灵敏度够高

压力灵敏度17.54%/kPa、气体灵敏度0.37%/ppm，在同类柔性传感器中处于较高水平，可检测微小压力变化和低浓度气体。

抗干扰能力强

将湿度响应降至0.41%/% RH、温度响应降至0.12%/°C，即使环境温湿度变化较大，也不会掩盖目标信号。

结实耐用

可承受500次摩擦、洗涤、加热或冷冻循环，以及10000次光净化循环，适合应急和恶劣环境下的长期使用。

应用场景

• 可穿戴压力传感：替代传统压阻传感器，在衣物扭曲、出汗等干扰下仍能准确检测压力。
• 多气体检测：用于同时监测多种气体，灵敏度高且不受环境湿度、温度影响。
• 电子皮肤：为电子皮肤提供压力与气体感知能力，且信号解耦无需复杂电路。
• 环境自适应传感：在温湿度大幅波动的户外环境中保持稳定响应，可直接部署。
• 多模态感知：将压力、气体、湿度、温度四种感知集成于一个器件并自动解耦。