1、Pub Date :2022-03-17
DOI: 10.1038/s41467-022-29083-0
Decoding lip language using triboelectric sensors with deep learning
使用帶有深度學(xué)習(xí)的摩擦傳感器解碼唇語(yǔ)
Nature Communications ( IF 14.919 )
Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems
唇語(yǔ)是聲帶損傷、喉舌損傷患者日常生活中不占用雙手的有效隔聲交流方式。唇語(yǔ)的收集和解釋具有挑戰(zhàn)性。在這里，我們提出了一種新型唇語(yǔ)解碼系統(tǒng)的概念，該系統(tǒng)具有自供電、低成本、接觸式和靈活的摩擦電傳感器以及基于原型學(xué)習(xí)的訓(xùn)練有素的擴(kuò)張循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。對(duì)柔性傳感器的結(jié)構(gòu)原理和電性能進(jìn)行了測(cè)量和分析。收集和比較所選元音、單詞、短語(yǔ)、無(wú)聲語(yǔ)音和語(yǔ)音的唇部運(yùn)動(dòng)。原型學(xué)習(xí)模型在訓(xùn)練 20 個(gè)類（每個(gè)類 100 個(gè)樣本）中達(dá)到 94.5% 的測(cè)試準(zhǔn)確率。這些應(yīng)用，例如解鎖門的身份識(shí)別、玩具車的方向控制以及唇動(dòng)到語(yǔ)音的轉(zhuǎn)換，都運(yùn)行良好，并展示了巨大的可行性和潛力。我們的工作提供了一種很有前途的方法，可以幫助沒(méi)有聲音的人過(guò)上無(wú)障礙溝通的便捷生活，提高他們的幸福感，豐富唇語(yǔ)翻譯系統(tǒng)的多樣性，并將在許多應(yīng)用中具有潛在價(jià)值。
原文鏈接：
http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
責(zé)編：暮小海
2、Pub Date :2022-03-17
DOI: 10.1002/adfm.202113005
A Siloxene/Ecoflex Nanocomposite-Based Triboelectric Nanogenerator with Enhanced Charge Retention by MoS2/LIG for Self-Powered Touchless Sensor Applications
一種基于硅氧烷/Ecoflex 納米復(fù)合材料的摩擦納米發(fā)電機(jī)，通過(guò) MoS2/LIG 增強(qiáng)電荷保持能力，用于自供電非接觸式傳感器應(yīng)用
Advanced Functional Materials ( IF 18.808 )
Kwangwoon University
具有非接觸式交互能力的非接觸式摩擦納米發(fā)電機(jī)在醫(yī)療保健、遠(yuǎn)程安全和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的應(yīng)用變得非常有吸引力。在此，新提出了一種基于硅氧烷/Ecoflex 納米復(fù)合材料的高性能非接觸式摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG），由于硅氧烷/Ecoflex 的強(qiáng)電子親和特性，它可以誘導(dǎo)豐富的表面電荷。此外，電荷保持是非接觸式 TENG 面臨的重大挑戰(zhàn)之一。為此，引入二硫化鉬（MoS2）結(jié)合激光誘導(dǎo)石墨烯（LIG）作為電荷俘獲中間層，將表面電位提高了四倍，提高了TENG的輸出性能，并表現(xiàn)出優(yōu)異的電荷俘獲性能。由表面電位測(cè)量支持。此外，制造的 TENG 表現(xiàn)出優(yōu)異的濕度傳感特性，靈敏度為 0.45 V/%，而由于 TENG 的非接觸機(jī)制，防止了器件的磨損。最后，TENG 被展示為用于非接觸式洗手液應(yīng)用的自供電傳感器，以及傳輸觸發(fā)信號(hào)以控制游戲界面中物體移動(dòng)的無(wú)線控制器。考慮到持續(xù)的冠狀病毒大流行，擬議的非接觸式 TENG 非常有希望用于非接觸式交互和減少可能的接觸情況。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202113005
責(zé)編：Stephen
3、Pub Date :2022-03-17 DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107150
A self-powered triboelectric multi-information motion monitoring sensor and its application in wireless real-time control
一種自供電摩擦電多信息運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器及其在無(wú)線實(shí)時(shí)控制中的應(yīng)用
Nano Energy ( IF 17.881 )
Nanjing University of Posts and Telecommunications
自供電傳感器具有低功耗、低成本和小型化等優(yōu)點(diǎn)，在人機(jī)界面、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)和多功能領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。本文提出了一種新穎且易于處理的自供電摩擦電多信息運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器（TM3S），并在滾動(dòng)和滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)條件下進(jìn)行了系統(tǒng)研究。建立電信號(hào)（電荷、電荷變化率、電流、電流變化率、電壓等）與動(dòng)力學(xué)參數(shù)（位移、方向、速度、加速度等）之間的關(guān)系，并用各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明，TM3S可以精確檢測(cè)運(yùn)動(dòng)物體的位移、方向、速度和加速度，在運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。此外，還開(kāi)發(fā)了基于TM3S的無(wú)線自供電運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)滑動(dòng)鼠標(biāo)的運(yùn)動(dòng)，無(wú)線瞬時(shí)傳輸傳感數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面實(shí)時(shí)控制。實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有高靈敏度和自供電兩大顯著優(yōu)勢(shì)，在低功耗物聯(lián)網(wǎng)和智能人機(jī)交互方面展現(xiàn)出巨大潛力。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107150
責(zé)編：暮小海
4、Pub Date :2022-03-17 DOI: 10.1021/acsnano.1c10211
Interface Engineering for Efficient Raindrop Solar Cell
高效雨滴太陽(yáng)能電池的接口工程
ACS Nano ( IF 15.881 )
Soochow University
雨滴太陽(yáng)能電池既可以在雨天工作，收集雨滴的機(jī)械能，也可以在晴天收集太陽(yáng)能，在各種能源環(huán)境中實(shí)現(xiàn)高能量轉(zhuǎn)換效率。然而，雨滴能量收集的低效率是雨滴太陽(yáng)能電池在實(shí)際應(yīng)用中的主要障礙。在這項(xiàng)工作中，提出了一種通過(guò)共享電極與鈣鈦礦太陽(yáng)能電池集成的具有高雨滴能量轉(zhuǎn)換效率的基于 MoO3/頂部電極的摩擦納米發(fā)電機(jī) (MT-TENG)。摩擦電層和電極之間的界面電子可以被具有高介電常數(shù)和寬禁帶寬度的 MoO3 層阻擋，因此基于 MoO3 的 TENG (M-TENG) 增加了表面電荷密度。因此，固液界面的頂部電極結(jié)構(gòu)可以使輸出電荷總量大幅增加 101.1 倍。通過(guò)調(diào)整自來(lái)水的水滴參數(shù)模擬實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，雨滴輸出功率和機(jī)械能轉(zhuǎn)換效率分別可以達(dá)到0.68 mW和12.49%。此外，由于 MT-TENG 的高透射率，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池仍可維持 19.38% 的高光伏功率轉(zhuǎn)換效率。憑借共用電極電路設(shè)計(jì)，雨滴太陽(yáng)能電池在雨天和晴天都能持續(xù)供電，將一個(gè)2.2μF的電容充電至5V僅需約175s。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c10211
責(zé)編：Stephen
5、Pub Date :2022-03-16
DOI: 10.1038/s41467-022-29087-w
A method for quantitatively separating the piezoelectric component from the as-received Piezoelectric signal
一種從接收到的壓電信號(hào)中定量分離壓電元件的方法
Nature Communications ( IF 14.919 )
Tsinghua University
基于聚合物的壓電器件有望用于開(kāi)發(fā)未來(lái)的可穿戴力傳感器、納米發(fā)電機(jī)和可植入電子設(shè)備等。它們產(chǎn)生的電信號(hào)通常被認(rèn)為僅來(lái)自壓電效應(yīng)。然而，源自壓電器件與被接觸物體之間的接觸帶電的摩擦電信號(hào)會(huì)產(chǎn)生不可忽略的界面電子轉(zhuǎn)移，這通常與壓電信號(hào)結(jié)合產(chǎn)生摩擦電-壓電混合輸出，從而導(dǎo)致被夸大的測(cè)量壓電信號(hào)。在此，我們提出了一種簡(jiǎn)單有效的方法，用于從混合信號(hào)中定量識(shí)別和提取壓電電荷。基于聚偏二氟乙烯的器件產(chǎn)生的混合信號(hào)中的摩擦電和壓電部分能被清晰的區(qū)分，并且它們?cè)跁r(shí)域中的力和電荷特性能被識(shí)別。這項(xiàng)工作提供了一種在實(shí)際測(cè)量中闡明真實(shí)壓電性能的有效方法，這對(duì)于正確地評(píng)估壓電材料至關(guān)重要。
原文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-022-29087-w
責(zé)編：白鶴
6、Pub Date :2022-03-16 DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107149
Hierarchical nanofibrous mat via water-assisted electrospinning for self-powered ultrasensitive vibration sensors
用于自供電超靈敏振動(dòng)傳感器的通過(guò)水輔助靜電紡絲的分層納米纖維墊
Nano Energy ( IF 17.881 )
Zhengzhou University
摩擦納米發(fā)電機(jī) (TENG) 已成為便攜式和自供電傳感器，因?yàn)槠渚哂杏行У哪芰渴占芰涂焖俚碾婍憫?yīng)信號(hào)。擴(kuò)大接觸面積是提高 TENG 輸出性能的有效方法。然而，幾乎沒(méi)有報(bào)道過(guò)制造高粗糙度納米纖維墊的有效方法。在這里，我們探討了一種簡(jiǎn)便且可控的水輔助靜電紡絲方法，制造用于自供電傳感器應(yīng)用的分層形態(tài)墊 (HMM)。在馬蘭戈尼流的驅(qū)動(dòng)下，靜電紡絲納米纖維總是向靜止水面上現(xiàn)有納米纖維網(wǎng)的中心移動(dòng)，推動(dòng)網(wǎng)的收縮，從而形成向底部的墊層并不斷生長(zhǎng)。通過(guò)改變靜電紡絲工藝參數(shù)，成功調(diào)整了HMM的形成和生長(zhǎng)，通過(guò)設(shè)計(jì)的干燥工藝實(shí)現(xiàn)了表面圖案化。制備的HMM具有良好的力學(xué)性能和較高的粗糙度。然后使用HMM組裝單電極TENG（H-S-TENG），它表現(xiàn)出高輸出性能和良好的穩(wěn)定性。在H-S-TENG的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)的自供電超靈敏振動(dòng)傳感器（SUVS）實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同動(dòng)脈脈搏波的精確檢測(cè)，也實(shí)現(xiàn)了吉他不同琴弦記錄的振動(dòng)頻譜的識(shí)別。本研究為制造具有調(diào)諧表面微結(jié)構(gòu)的靜電紡絲納米纖維墊提供了一種有前景的方法，從而實(shí)現(xiàn)高性能自供電。
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https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107149
責(zé)編：白鶴
7、Pub Date :2022-03-17
DOI: 10.1016/j.cej.2022.135830
Photobiocidal-triboelectric nanolayer coating of photosensitizer/silica-alumina for reusable and visible-light-driven antibacterial/antiviral air filters
用于可重復(fù)使用和可見(jiàn)光驅(qū)動(dòng)的抗菌/抗病毒空氣過(guò)濾器的光敏劑/二氧化硅-氧化鋁的光殺生物-摩擦電納米層涂層
Chemical Engineering Journal ( IF 13.273 )
Department of Mechanical Engineering, Sejong University
空氣傳播病原體的爆發(fā)對(duì)公眾健康構(gòu)成重大威脅。在這里，我們提出了一種單步納米涂層工藝，賦予商業(yè)面罩過(guò)濾器具有光殺菌活性、摩擦電過(guò)濾能力和可清洗性。這些功能是通過(guò)二氧化硅-氧化鋁 (Si-Al) 溶膠-凝膠、結(jié)晶紫 (CV) 光敏劑和 1H、1H、2H、2H-全氟辛基三乙氧基硅烷 (PFOTES) 疏水性電負(fù)性分子的復(fù)合納米層成功實(shí)現(xiàn)的。透明的 Si-Al 基體在空間分散光敏劑分子的同時(shí)強(qiáng)烈地固定了光敏劑分子，從而抑制了自猝滅。在納米層形成過(guò)程中，PFOTES 在 Si-Al 基體上各向異性地重新排列，從而提高了 Si-Al/PFOTES-CV (SAPC) 涂層過(guò)濾器的防潮性和摩擦帶電性。SAPC納米層穩(wěn)定了光敏劑的光激發(fā)態(tài)并促進(jìn)了氧化還原反應(yīng)。與純光敏劑涂層過(guò)濾器相比，SAPC 過(guò)濾器顯示出更高的光殺菌效率（細(xì)菌和病毒約為 99.99%）和光耐久性（純光敏劑過(guò)濾器的殺菌效率降低約 83%，而 SAPC 過(guò)濾器的殺菌效率降低約 0.34%光照射 72 小時(shí)后過(guò)濾）。此外，經(jīng)過(guò)五次洗滌劑清洗后，SAPC 過(guò)濾器仍保持其光殺菌和過(guò)濾性能，證明了其可重復(fù)使用的潛力。因此，這種 SAPC 納米層涂層為制造抗微生物和可重復(fù)使用的口罩過(guò)濾器提供了一種實(shí)用的策略，以在持續(xù)的 COVID-19 大流行期間使用。
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https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.135830
責(zé)編：沐小新
8、Pub Date :2022-03-15
DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107137
Skin-inspired textile-based tactile sensors enable multifunctional sensing of wearables and soft robots
受皮膚啟發(fā)的基于紡織品的觸覺(jué)傳感器可實(shí)現(xiàn)可穿戴設(shè)備和軟機(jī)器人的多功能傳感
Nano Energy ( IF 17.881 )
Case Western Reserve University
多功能觸覺(jué)傳感器可以模仿人類皮膚的感覺(jué)能力來(lái)感知各種外部靜態(tài)和動(dòng)態(tài)刺激，這對(duì)于可穿戴電子設(shè)備和軟智能機(jī)器人與環(huán)境和人類交互至關(guān)重要。在這里，受人類皮膚的啟發(fā)，我們報(bào)告了一種基于紡織品的觸覺(jué)傳感器，該傳感器能夠進(jìn)行多功能傳感，用于個(gè)性化醫(yī)療保健監(jiān)測(cè)和軟機(jī)器人控制。觸覺(jué)傳感器由一個(gè)摩擦納米發(fā)電機(jī)傳感層組成，以模擬快速適應(yīng)（FA）機(jī)械感受器的功能，以及一個(gè)壓阻傳感層，以實(shí)現(xiàn)慢適應(yīng)（SA）機(jī)械感受器的功能。觸覺(jué)傳感器已被證明能夠識(shí)別語(yǔ)音并實(shí)時(shí)監(jiān)控生理信號(hào)和人體動(dòng)作。結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)框架，觸覺(jué)傳感器能夠以高精度感知表面紋理和材料類型。它還被證明可用于控制輔助機(jī)器人的有效人機(jī)界面。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107137
責(zé)編：暮小海
9、Pub Date :2022-03-15
DOI: 10.1016/j.matt.2022.02.016
A high-accuracy, real-time, intelligent material perception system with a machine-learning-motivated pressure-sensitive electronic skin
具有機(jī)器學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的壓敏電子皮膚的高精度、實(shí)時(shí)、智能材料感知系統(tǒng)
Matter ( IF 15.589 )
University of Chinese Academy of Sciences
電子皮膚（e-skin）是一種能夠模擬人體皮膚功能來(lái)感知外界刺激的電子設(shè)備。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，電子皮膚有望被賦予處理信息的能力，從而幫助機(jī)器人擁有智能感知系統(tǒng)，更好地應(yīng)用于人們的現(xiàn)實(shí)生活中。本文報(bào)告了一種由壓阻式壓力傳感器和摩擦納米發(fā)電機(jī)組成的混合電子皮膚，該電子皮膚以低成本和簡(jiǎn)單的制備方法制成，可有效感知靜態(tài)和動(dòng)態(tài)壓力信息。結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)和外部采集電路，實(shí)現(xiàn)了智能材料感知系統(tǒng)。除了監(jiān)測(cè)人體生理信號(hào)外，混合電子皮膚將為實(shí)用的智能感知開(kāi)辟一條新途徑，并可能在人工假肢、智能機(jī)器人和人機(jī)交互等領(lǐng)域取得突出的應(yīng)用。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.02.016
責(zé)編：暮小海
10、Pub Date :2022-03-15
DOI: 10.1002/adma.202200146
Semiconductor Contact-electrification Dominated Tribovoltaic Effect for Ultrahigh Power Generation
用于超高功率發(fā)電的半導(dǎo)體接觸起電主導(dǎo)的摩擦伏特效應(yīng)
Advanced Materials ( IF 30.849 )
Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems
基于摩擦伏特效應(yīng)的半導(dǎo)體直流摩擦納米發(fā)電機(jī)（SDC-TENG）有望開(kāi)發(fā)出一種具有高功率密度的新型半導(dǎo)體能源技術(shù)。在這里，我們報(bào)告了第一個(gè)使用氮化鎵 (GaN) 和碲化鉍 (Bi2Te3) 構(gòu)建的用于超高功率發(fā)電的 SDC-TENG。在摩擦過(guò)程中，通過(guò)連續(xù)接觸帶電（CE）形成額外的界面電場(chǎng)，大量的電子-空穴對(duì)被激發(fā)并定向移動(dòng)，形成始終在內(nèi)部從Bi2Te3到GaN的結(jié)電流，與半導(dǎo)體類型無(wú)關(guān).峰值開(kāi)路電壓可達(dá)40 V，功率密度為11.85 Wm-2（平均值為9.23 Wm-2），比之前的厘米級(jí)SDC-TENG高出約200倍。此外，與相同條件下的傳統(tǒng)聚合物TENG相比，平均功率密度顯著提高了40倍以上。這項(xiàng)研究提供了 CE 對(duì)摩擦伏特效應(yīng)的第一個(gè)證據(jù)，并刷新了 TENG 的歸一化功率密度記錄，這證明了摩擦伏特效應(yīng)在能量收集和傳感方面的巨大潛力。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adma.202200146
責(zé)編：暮小海
11、Pub Date :2022-03-15
DOI: 10.1002/adma.202110608
Roles of MXenes in Pressure Sensing: Preparation, Composite Structure Design and Mechanism
MXenes 在壓力傳感中的作用：制備、復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)理
Advanced Materials ( IF 30.849 )
Huazhong University of Science and Technology
柔性壓力傳感器是電子皮膚、機(jī)器人和健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域最重要的部件之一。然而，由于傳感性能有限且制造工藝復(fù)雜導(dǎo)致壓力傳感器在實(shí)踐中的應(yīng)用仍然困難且昂貴。二維納米材料中炙手可熱的成員MXenes的出現(xiàn)，為壓力傳感帶來(lái)了全新的突破。Ti3C2Tx 是壓力傳感領(lǐng)域研究最多的MXene，具有良好的機(jī)械、電學(xué)性能、優(yōu)異的親水性和廣泛的可修飾性。它將改善壓力傳感器的敏感層和電極層的性能，進(jìn)一步將壓力傳感靈活地應(yīng)用于電子皮膚等諸多領(lǐng)域。本文總結(jié)了MXene的制備技術(shù)、抗氧化方法和性能。主要介紹了基于MXene的微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括水凝膠、氣凝膠、泡沫、織物、復(fù)合納米纖維。進(jìn)一步闡述了 MXene 壓力傳感器的機(jī)制，包括壓阻式、電容式、壓電式、摩擦電式和電位轉(zhuǎn)換機(jī)制。此外，還回顧了多個(gè)設(shè)備的集成。最后對(duì)MXene智能材料改進(jìn)的壓力傳感器在未來(lái)電子皮膚和物聯(lián)網(wǎng)中的機(jī)遇和挑戰(zhàn)進(jìn)行了展望。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adma.202110608
責(zé)編：川墨
12、Pub Date :2022-03-12
DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107139
Ferromagnetic-assisted Maxwell’s displacement current based on iron/polymer composite for improving the triboelectric nanogenerator output
基于鐵/聚合物復(fù)合材料的鐵磁輔助麥克斯韋位移電流提高摩擦納米發(fā)電機(jī)輸出
Nano Energy ( IF 17.881 )
College of Electronics and Information Engineering, Tongji University
以麥克斯韋位移電流為驅(qū)動(dòng)力的摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG）在能量收集和自供電傳感器方面有著廣泛的應(yīng)用。然而，外加磁場(chǎng)的摻雜鐵磁材料對(duì)TENG位移電流的影響尚未明確。在此，提出了一種基于聚合物/鐵復(fù)合膜（PICF）的鐵磁輔助麥克斯韋位移電流來(lái)提高TENG輸出?；邴溈怂鬼f方程組，從理論上研究了鐵磁介質(zhì)的磁化電流與位移電流的耦合，以提高TENG輸出，并通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。將 TENG 輸出與 PICF 的磁化方法進(jìn)行比較，初始磁化顯著決定了磁化電流和位移電流之間的耦合機(jī)制。此外，外部磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向進(jìn)一步揭示了初始磁化強(qiáng)度對(duì) TENG 位移電流的影響機(jī)制。短路電流密度 27 mA/m2和2 W/m 2的瞬時(shí)功率密度由冠軍TENG 實(shí)現(xiàn)，比原始聚合物高800% 和8200%。最后，開(kāi)發(fā)了一種分布式 TENG 陣列，用于有效收集分布式能量，以展示改進(jìn)的 TENG 在自供電系統(tǒng)中的應(yīng)用潛力。本工作闡述了磁化電流與 TENG 位移電流的耦合機(jī)制，為研究高效能量收集器向自供電傳感器、可穿戴電子設(shè)備和柔性電磁屏蔽裝置提供一般指導(dǎo)。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107139
責(zé)編：沐小新
編輯：沐小新
審核：沐小新
