1、Pub Date :2022-03-17
DOI: 10.1038/s41467-022-29083-0
Decoding lip language using triboelectric sensors with deep learning
使用带有深度学习的摩擦传感器解码唇语
Nature Communications ( IF 14.919 )
Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems
唇语是声带损伤、喉舌损伤患者日常生活中不占用双手的有效隔声交流方式。唇语的收集和解释具有挑战性。在这里，我们提出了一种新型唇语解码系统的概念，该系统具有自供电、低成本、接触式和灵活的摩擦电传感器以及基于原型学习的训练有素的扩张循环神经网络模型。对柔性传感器的结构原理和电性能进行了测量和分析。收集和比较所选元音、单词、短语、无声语音和语音的唇部运动。原型学习模型在训练 20 个类（每个类 100 个样本）中达到 94.5% 的测试准确率。这些应用，例如解锁门的身份识别、玩具车的方向控制以及唇动到语音的转换，都运行良好，并展示了巨大的可行性和潜力。我们的工作提供了一种很有前途的方法，可以帮助没有声音的人过上无障碍沟通的便捷生活，提高他们的幸福感，丰富唇语翻译系统的多样性，并将在许多应用中具有潜在价值。
原文链接：
http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
责编：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
一种基于硅氧烷/Ecoflex 纳米复合材料的摩擦纳米发电机，通过 MoS2/LIG 增强电荷保持能力，用于自供电非接触式传感器应用
Advanced Functional Materials ( IF 18.808 )
Kwangwoon University
具有非接触式交互能力的非接触式摩擦纳米发电机在医疗保健、远程安全和增强现实领域的应用变得非常有吸引力。在此，新提出了一种基于硅氧烷/Ecoflex 纳米复合材料的高性能非接触式摩擦纳米发电机（TENG），由于硅氧烷/Ecoflex 的强电子亲和特性，它可以诱导丰富的表面电荷。此外，电荷保持是非接触式 TENG 面临的重大挑战之一。为此，引入二硫化钼（MoS2）结合激光诱导石墨烯（LIG）作为电荷俘获中间层，将表面电位提高了四倍，提高了TENG的输出性能，并表现出优异的电荷俘获性能。由表面电位测量支持。此外，制造的 TENG 表现出优异的湿度传感特性，灵敏度为 0.45 V/%，而由于 TENG 的非接触机制，防止了器件的磨损。最后，TENG 被展示为用于非接触式洗手液应用的自供电传感器，以及传输触发信号以控制游戏界面中物体移动的无线控制器。考虑到持续的冠状病毒大流行，拟议的非接触式 TENG 非常有希望用于非接触式交互和减少可能的接触情况。
原文链接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202113005
责编：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
一种自供电摩擦电多信息运动监测传感器及其在无线实时控制中的应用
Nano Energy ( IF 17.881 )
Nanjing University of Posts and Telecommunications
自供电传感器具有低功耗、低成本和小型化等优点，在人机界面、物联网（IoT）、运动监测和多功能领域有着广泛的应用。本文提出了一种新颖且易于处理的自供电摩擦电多信息运动监测传感器（TM3S），并在滚动和滑动运动条件下进行了系统研究。建立电信号（电荷、电荷变化率、电流、电流变化率、电压等）与动力学参数（位移、方向、速度、加速度等）之间的关系，并用各种运动状态进行验证。结果表明，TM3S可以精确检测运动物体的位移、方向、速度和加速度，在运动监测方面表现出优异的性能。此外，还开发了基于TM3S的无线自供电运动监测系统，能够实时检测滑动鼠标的运动，无线瞬时传输传感数据，实现人机界面实时控制。实时运动监测系统具有高灵敏度和自供电两大显着优势，在低功耗物联网和智能人机交互方面展现出巨大潜力。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107150
责编：暮小海
4、Pub Date :2022-03-17 DOI: 10.1021/acsnano.1c10211
Interface Engineering for Efficient Raindrop Solar Cell
高效雨滴太阳能电池的接口工程
ACS Nano ( IF 15.881 )
Soochow University
雨滴太阳能电池既可以在雨天工作，收集雨滴的机械能，也可以在晴天收集太阳能，在各种能源环境中实现高能量转换效率。然而，雨滴能量收集的低效率是雨滴太阳能电池在实际应用中的主要障碍。在这项工作中，提出了一种通过共享电极与钙钛矿太阳能电池集成的具有高雨滴能量转换效率的基于 MoO3/顶部电极的摩擦纳米发电机 (MT-TENG)。摩擦电层和电极之间的界面电子可以被具有高介电常数和宽禁带宽度的 MoO3 层阻挡，因此基于 MoO3 的 TENG (M-TENG) 增加了表面电荷密度。因此，固液界面的顶部电极结构可以使输出电荷总量大幅增加 101.1 倍。通过调整自来水的水滴参数模拟实际应用场景，雨滴输出功率和机械能转换效率分别可以达到0.68 mW和12.49%。此外，由于 MT-TENG 的高透射率，钙钛矿太阳能电池仍可维持 19.38% 的高光伏功率转换效率。凭借共用电极电路设计，雨滴太阳能电池在雨天和晴天都能持续供电，将一个2.2μF的电容充电至5V仅需约175s。
原文链接：
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c10211
责编：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
一种从接收到的压电信号中定量分离压电元件的方法
Nature Communications ( IF 14.919 )
Tsinghua University
基于聚合物的压电器件有望用于开发未来的可穿戴力传感器、纳米发电机和可植入电子设备等。它们产生的电信号通常被认为仅来自压电效应。然而，源自压电器件与被接触物体之间的接触带电的摩擦电信号会产生不可忽略的界面电子转移，这通常与压电信号结合产生摩擦电-压电混合输出，从而导致被夸大的测量压电信号。在此，我们提出了一种简单有效的方法，用于从混合信号中定量识别和提取压电电荷。基于聚偏二氟乙烯的器件产生的混合信号中的摩擦电和压电部分能被清晰的区分，并且它们在时域中的力和电荷特性能被识别。这项工作提供了一种在实际测量中阐明真实压电性能的有效方法，这对于正确地评估压电材料至关重要。
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-022-29087-w
责编：白鹤
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
用于自供电超灵敏振动传感器的通过水辅助静电纺丝的分层纳米纤维垫
Nano Energy ( IF 17.881 )
Zhengzhou University
摩擦纳米发电机 (TENG) 已成为便携式和自供电传感器，因为其具有有效的能量收集能力和快速的电响应信号。扩大接触面积是提高 TENG 输出性能的有效方法。然而，几乎没有报道过制造高粗糙度纳米纤维垫的有效方法。在这里，我们探讨了一种简便且可控的水辅助静电纺丝方法，制造用于自供电传感器应用的分层形态垫 (HMM)。在马兰戈尼流的驱动下，静电纺丝纳米纤维总是向静止水面上现有纳米纤维网的中心移动，推动网的收缩，从而形成向底部的垫层并不断生长。通过改变静电纺丝工艺参数，成功调整了HMM的形成和生长，通过设计的干燥工艺实现了表面图案化。制备的HMM具有良好的力学性能和较高的粗糙度。然后使用HMM组装单电极TENG（H-S-TENG），它表现出高输出性能和良好的稳定性。在H-S-TENG的基础上，开发的自供电超灵敏振动传感器（SUVS）实现了对不同动脉脉搏波的精确检测，也实现了吉他不同琴弦记录的振动频谱的识别。本研究为制造具有调谐表面微结构的静电纺丝纳米纤维垫提供了一种有前景的方法，从而实现高性能自供电。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107149
责编：白鹤
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
用于可重复使用和可见光驱动的抗菌/抗病毒空气过滤器的光敏剂/二氧化硅-氧化铝的光杀生物-摩擦电纳米层涂层
Chemical Engineering Journal ( IF 13.273 )
Department of Mechanical Engineering, Sejong University
空气传播病原体的爆发对公众健康构成重大威胁。在这里，我们提出了一种单步纳米涂层工艺，赋予商业面罩过滤器具有光杀菌活性、摩擦电过滤能力和可清洗性。这些功能是通过二氧化硅-氧化铝 (Si-Al) 溶胶-凝胶、结晶紫 (CV) 光敏剂和 1H、1H、2H、2H-全氟辛基三乙氧基硅烷 (PFOTES) 疏水性电负性分子的复合纳米层成功实现的。透明的 Si-Al 基体在空间分散光敏剂分子的同时强烈地固定了光敏剂分子，从而抑制了自猝灭。在纳米层形成过程中，PFOTES 在 Si-Al 基体上各向异性地重新排列，从而提高了 Si-Al/PFOTES-CV (SAPC) 涂层过滤器的防潮性和摩擦带电性。SAPC纳米层稳定了光敏剂的光激发态并促进了氧化还原反应。与纯光敏剂涂层过滤器相比，SAPC 过滤器显示出更高的光杀菌效率（细菌和病毒约为 99.99%）和光耐久性（纯光敏剂过滤器的杀菌效率降低约 83%，而 SAPC 过滤器的杀菌效率降低约 0.34%光照射 72 小时后过滤）。此外，经过五次洗涤剂清洗后，SAPC 过滤器仍保持其光杀菌和过滤性能，证明了其可重复使用的潜力。因此，这种 SAPC 纳米层涂层为制造抗微生物和可重复使用的口罩过滤器提供了一种实用的策略，以在持续的 COVID-19 大流行期间使用。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.135830
责编：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
受皮肤启发的基于纺织品的触觉传感器可实现可穿戴设备和软机器人的多功能传感
Nano Energy ( IF 17.881 )
Case Western Reserve University
多功能触觉传感器可以模仿人类皮肤的感觉能力来感知各种外部静态和动态刺激，这对于可穿戴电子设备和软智能机器人与环境和人类交互至关重要。在这里，受人类皮肤的启发，我们报告了一种基于纺织品的触觉传感器，该传感器能够进行多功能传感，用于个性化医疗保健监测和软机器人控制。触觉传感器由一个摩擦纳米发电机传感层组成，以模拟快速适应（FA）机械感受器的功能，以及一个压阻传感层，以实现慢适应（SA）机械感受器的功能。触觉传感器已被证明能够识别语音并实时监控生理信号和人体动作。结合机器学习框架，触觉传感器能够以高精度感知表面纹理和材料类型。它还被证明可用于控制辅助机器人的有效人机界面。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107137
责编：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
具有机器学习驱动的压敏电子皮肤的高精度、实时、智能材料感知系统
Matter ( IF 15.589 )
University of Chinese Academy of Sciences
电子皮肤（e-skin）是一种能够模拟人体皮肤功能来感知外界刺激的电子设备。随着人工智能技术的发展，电子皮肤有望被赋予处理信息的能力，从而帮助机器人拥有智能感知系统，更好地应用于人们的现实生活中。本文报告了一种由压阻式压力传感器和摩擦纳米发电机组成的混合电子皮肤，该电子皮肤以低成本和简单的制备方法制成，可有效感知静态和动态压力信息。结合机器学习技术和外部采集电路，实现了智能材料感知系统。除了监测人体生理信号外，混合电子皮肤将为实用的智能感知开辟一条新途径，并可能在人工假肢、智能机器人和人机交互等领域取得突出的应用。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.02.016
责编：暮小海
10、Pub Date :2022-03-15
DOI: 10.1002/adma.202200146
Semiconductor Contact-electrification Dominated Tribovoltaic Effect for Ultrahigh Power Generation
用于超高功率发电的半导体接触起电主导的摩擦伏特效应
Advanced Materials ( IF 30.849 )
Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems
基于摩擦伏特效应的半导体直流摩擦纳米发电机（SDC-TENG）有望开发出一种具有高功率密度的新型半导体能源技术。在这里，我们报告了第一个使用氮化镓 (GaN) 和碲化铋 (Bi2Te3) 构建的用于超高功率发电的 SDC-TENG。在摩擦过程中，通过连续接触带电（CE）形成额外的界面电场，大量的电子-空穴对被激发并定向移动，形成始终在内部从Bi2Te3到GaN的结电流，与半导体类型无关.峰值开路电压可达40 V，功率密度为11.85 Wm-2（平均值为9.23 Wm-2），比之前的厘米级SDC-TENG高出约200倍。此外，与相同条件下的传统聚合物TENG相比，平均功率密度显着提高了40倍以上。这项研究提供了 CE 对摩擦伏特效应的第一个证据，并刷新了 TENG 的归一化功率密度记录，这证明了摩擦伏特效应在能量收集和传感方面的巨大潜力。
原文链接：
https://doi.org/10.1002/adma.202200146
责编：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 在压力传感中的作用：制备、复合结构设计和机理
Advanced Materials ( IF 30.849 )
Huazhong University of Science and Technology
柔性压力传感器是电子皮肤、机器人和健康监测领域最重要的部件之一。然而，由于传感性能有限且制造工艺复杂导致压力传感器在实践中的应用仍然困难且昂贵。二维纳米材料中炙手可热的成员MXenes的出现，为压力传感带来了全新的突破。Ti3C2Tx 是压力传感领域研究最多的MXene，具有良好的机械、电学性能、优异的亲水性和广泛的可修饰性。它将改善压力传感器的敏感层和电极层的性能，进一步将压力传感灵活地应用于电子皮肤等诸多领域。本文总结了MXene的制备技术、抗氧化方法和性能。主要介绍了基于MXene的微结构设计，包括水凝胶、气凝胶、泡沫、织物、复合纳米纤维。进一步阐述了 MXene 压力传感器的机制，包括压阻式、电容式、压电式、摩擦电式和电位转换机制。此外，还回顾了多个设备的集成。最后对MXene智能材料改进的压力传感器在未来电子皮肤和物联网中的机遇和挑战进行了展望。
原文链接：
https://doi.org/10.1002/adma.202110608
责编：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
基于铁/聚合物复合材料的铁磁辅助麦克斯韦位移电流提高摩擦纳米发电机输出
Nano Energy ( IF 17.881 )
College of Electronics and Information Engineering, Tongji University
以麦克斯韦位移电流为驱动力的摩擦纳米发电机（TENG）在能量收集和自供电传感器方面有着广泛的应用。然而，外加磁场的掺杂铁磁材料对TENG位移电流的影响尚未明确。在此，提出了一种基于聚合物/铁复合膜（PICF）的铁磁辅助麦克斯韦位移电流来提高TENG输出。基于麦克斯韦方程组，从理论上研究了铁磁介质的磁化电流与位移电流的耦合，以提高TENG输出，并通过仿真和实验验证。将 TENG 输出与 PICF 的磁化方法进行比较，初始磁化显着决定了磁化电流和位移电流之间的耦合机制。此外，外部磁场的强度和方向进一步揭示了初始磁化强度对 TENG 位移电流的影响机制。短路电流密度 27 mA/m2和2 W/m 2的瞬时功率密度由冠军TENG 实现，比原始聚合物高800% 和8200%。最后，开发了一种分布式 TENG 阵列，用于有效收集分布式能量，以展示改进的 TENG 在自供电系统中的应用潜力。本工作阐述了磁化电流与 TENG 位移电流的耦合机制，为研究高效能量收集器向自供电传感器、可穿戴电子设备和柔性电磁屏蔽装置提供一般指导。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107139
责编：沐小新
编辑：沐小新
审核：沐小新
