AFM | 微图案化薄膜自供电摩擦电-压电声传感器

背景：听力损失是全球重大公共卫生问题，传统耳蜗植入物存在功耗依赖、舒适度差和精度低等挑战。压电/摩擦电材料因能将机械力直接转换为电信号，成为自供电声传感研究前沿，但高性能器件多依赖铅基陶瓷，亟需开发无铅材料和简易结构实现防水自供电声传感。研究目的：开发基于无铅PVDF/LNKNTS-Mn纳米棒复合薄膜的摩擦电-压电复合声传感器（TPAS），通过仿生耳蜗毛细胞频率选择机制，解决传统传感器能量转换效率低和生物相容性差的问题，提升灵敏度和频率响应范围。结论：TPAS在酸碱性环境和水下均能稳定工作，耦合压电、摩擦和锥偶极三重效应，灵敏度显著提高。集成人工智能语音识别系统准确率达98%，展现了在人工耳蜗植入、可穿戴人机界面及水下通信系统的应用潜力，推动了无铅压电器件在医疗和机器人领域的应用。