张同华教授、王蜀老师团队在《Advanced Materials》发表双模态智能传感器研究成果

张同华教授、王蜀老师团队在《Advanced Materials》发表双模态智能传感器研究成果

近日，我院张同华教授、王蜀老师团队在材料科学领域国际顶尖期刊《Advanced Materials》（影响因子：26.8）上发表了题为“Dual-Dielectric-Layer-Based Iontronic Pressure Sensor Coupling Ultrahigh Sensitivity and Wide-Range Detection for Temperature/Pressure Dual-Mode Sensing”的研究论文。

随着智能穿戴和人机交互技术的发展，对柔性压力传感器提出了更高要求，但现有器件普遍面临灵敏度低、量程窄和结构设计复杂等瓶颈。特别是在高压区间，传统电容式压力传感器易出现响应饱和，难以兼顾高灵敏度与宽检测范围。针对上述问题，张同华教授、王蜀老师团队创新性地设计出一种新型双介电层离子电子压力传感器（DLIPS），通过将具有高介电常数和高度多孔结构的蚕茧离子凝胶（SCOG）与高压缩性的开孔聚氨酯泡沫层（PU foam）耦合，实现了前所未有的传感性能。该传感器具有超高灵敏度（最高可达72548.7 kPa^-1）和宽广的工作压力范围（0.001–420 kPa），最低可检测0.832 Pa微弱压力变化，响应时间和恢复时间快至30 ms和60 ms，耐久性超过5000次循环，显示出在可穿戴设备、医疗监测、人机交互等领域的广阔应用潜力。

更为突出的是，该传感器具备温度/压力双模态感知与解耦能力。借助蚕茧离子凝胶的热响应特性，研究团队将电容与电阻信号进行协同分析，并结合深度学习回归模型，实现了复杂环境下温度与压力信号的实时解耦识别。此外，得益于其对微小压力波动的高度敏感性，传感器被成功应用于静音语音识别（SSR）系统，通过贴附于喉部监测皮肤细微变形并与LSTM神经网络结合，实现高达98.5%的词汇识别准确率。该研究不仅为柔性传感器结构设计提供新范式，也为无声交流、人机交互与智能穿戴系统提供了技术支撑与理论基础。

西南大学蚕桑纺织与生物质科学学院纺织科学与工程专业2023级硕士研究生蒲建渝为论文独立第一作者，青年教师王蜀为论文最后通讯作者，张同华教授、重庆大学宁慧铭副教授和河北工业大学胡宁教授为论文共同通讯作者，西南大学为第一完成单位。该项研究得到了国家自然科学基金、重庆市自然科学基金、中央高校基本科研业务费、重庆市教委科学技术研究项目、大规模锂离子混合储能设备关键技术与示范应用研究项目、河北省军民融合科技创新项目以及河北省自然科学基金创新研究群体项目的资助。此外，研究团队对西南大学人工智能学院刘亚风副教授团队在神经网络模型构建与技术支持方面所做出的贡献表示诚挚感谢。

论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202503926

供稿人：蒲建渝、王蜀