人工皮肤传感器(ASSs)是近年来的研究热点,其主要通过模拟生物皮肤的结构、功能和行为来感知外部刺激,包括温度、压力、振动、声音、汗液成分和pH,许多类型的刺激响应促使ASS被广泛应用于智能机器人、环境监测、可穿戴设备和智能医疗等领域。目前,多功能集成的ASS受到了广泛的关注。值得注意的是,用于温度声音传感的多功能集成ASS尚未报道。大量已经报道的温度传感实验的灵敏度还有待提高,并且所有报道过的声学传感器都仅仅是在空气介质中工作的。因此,开发超灵敏导电温度声学ASS,并实现其在非空气环境中的实际应用至关重要。
徐鑫通过两步封装策略制备了一例Eu@HOF-TJ-1@TA L-skin (1)。1具有良好的柔性、溶液和结构的热稳定性,以及双发射特性,可用作温度声学双功能传感器。对于298.15−358.15 K的温度传感,1表现出超高的最大相对灵敏度(97.669% K−1)和超低的最低温度不确定度0.000952 K。1的温度响应机制被详细地分析讨论。我们研究了1在空气和水中的声学传感性能。1在空气和水中的最大响应频率分别为400和300 Hz,在空气和水中的最大灵敏度分别为6593765.2和1346124.5 cps·Pa−1,在空气和水中的响应时间低至20 ms和10 ms。我们通过有限元模拟模拟了1在空气中和水中的声音响应过程。此外,为了实现水下信息识别和传输应用,通过借助人工神经网络,1可以传感实际水温,并识别一系列水声信息。
该成果以“Bionic luminescent skin as ultrasensitive temperature-acoustic sensor for underwater information perception and transmission”为题发表于化学、材料顶级期刊Advanced Materials上。第一作者。该研究工作得到国家自然科学基金项目(21971194、22375150)的支持。
文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202309328