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性。在這里，我們提出了一種新型唇語(yǔ)解碼系統的概念，該系統具有自供電、低成本、接觸式和靈活的摩擦電傳感器以及基于原型學(xué)習的訓練有素的擴張循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )模型。對柔性傳感器的結構原理和電性能進(jìn)行了測量和分析。收集和比較所選元音、單詞、短語(yǔ)、無(wú)聲語(yǔ)音和語(yǔ)音的唇部運動(dòng)。原型學(xué)習模型在訓練 20 個(gè)類(lèi)（每個(gè)類(lèi) 100 個(gè)樣本）中達到 94.5% 的測試準確率。這些應用，例如解鎖門(mén)的身份識別、玩具車(chē)的方向控制以及唇動(dòng)到語(yǔ)音的轉換，都運行良好，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)翻譯系統的多樣性，并將在許多應用中具有潛在價(jià)值。
原文鏈接：
http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
責編：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 納米復合材料的摩擦納米發(fā)電機，通過(guò) MoS2/LIG 增強電荷保持能力，用于自供電非接觸式傳感器應用
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)電機在醫療保健、遠程安全和增強現實(shí)領(lǐng)域的應用變得非常有吸引力。在此，新提出了一種基于硅氧烷/Ecoflex 納米復合材料的高性能非接觸式摩擦納米發(fā)電機（TENG），由于硅氧烷/Ecoflex 的強電子親和特性，它可以誘導豐富的表面電荷。此外，電荷保持是非接觸式 TENG 面臨的重大挑戰之一。為此，引入二硫化鉬（MoS2）結合激光誘導石墨烯（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，并表現出優(yōu)異的電荷俘獲性能。由表面電位測量支持。此外，制造的 TENG 表現出優(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用的自供電傳感器，以及傳輸觸發(fā)信號以控制游戲界面中物體移動(dòng)的無(wú)線(xiàn)控制器?？紤]到持續的冠狀病毒大流行，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動(dòng)監測傳感器及其在無(wú)線(xiàn)實(shí)時(shí)控制中的應用
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)，在人機界面、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、運動(dòng)監測和多功能領(lǐng)域有著(zhù)廣泛的應用。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動(dòng)監測傳感器（TM3S），并在滾動(dòng)和滑動(dòng)運動(dòng)條件下進(jìn)行了系統研究。建立電信號（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（位移、方向、速度、加速度等）之間的關(guān)系，并用各種運動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行驗證。結果表明，TM3S可以精確檢測運動(dòng)物體的位移、方向、速度和加速度，在運動(dòng)監測方面表現出優(yōu)異的性能。此外，還開(kāi)發(fā)了基于TM3S的無(wú)線(xiàn)自供電運動(dòng)監測系統，能夠實(shí)時(shí)檢測滑動(dòng)鼠標的運動(dòng)，無(wú)線(xiàn)瞬時(shí)傳輸傳感數據，實(shí)現人機界面實(shí)時(shí)控制。實(shí)時(shí)運動(dòng)監測系統具有高靈敏度和自供電兩大顯著(zhù)優(yōu)勢，在低功耗物聯(lián)網(wǎng)和智能人機交互方面展現出巨大潛力。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107150
責編：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)現高能量轉換效率。然而，雨滴能量收集的低效率是雨滴太陽(yáng)能電池在實(shí)際應用中的主要障礙。在這項工作中，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換效率的基于 MoO3/頂部電極的摩擦納米發(fā)電機 (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構可以使輸出電荷總量大幅增加 101.1 倍。通過(guò)調整自來(lái)水的水滴參數模擬實(shí)際應用場(chǎng)景，雨滴輸出功率和機械能轉換效率分別可以達到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% 的高光伏功率轉換效率。憑借共用電極電路設計，雨滴太陽(yáng)能電池在雨天和晴天都能持續供電，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)電機和可植入電子設備等。它們產(chǎn)生的電信號通常被認為僅來(lái)自壓電效應。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會(huì )產(chǎn)生不可忽略的界面電子轉移，這通常與壓電信號結合產(chǎn)生摩擦電-壓電混合輸出，從而導致被夸大的測量壓電信號。在此，我們提出了一種簡(jiǎn)單有效的方法，用于從混合信號中定量識別和提取壓電電荷?；诰燮蚁┑钠骷a(chǎn)生的混合信號中的摩擦電和壓電部分能被清晰的區分，并且它們在時(shí)域中的力和電荷特性能被識別。這項工作提供了一種在實(shí)際測量中闡明真實(shí)壓電性能的有效方法，這對于正確地評估壓電材料至關(guān)重要。
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https://www.nature.com/articles/s41467-022-29087-w
責編：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 (TENG) 已成為便攜式和自供電傳感器，因為其具有有效的能量收集能力和快速的電響應信號。擴大接觸面積是提高 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用的分層形態(tài)墊 (HMM)。在馬蘭戈尼流的驅動(dòng)下，靜電紡絲納米纖維總是向靜止水面上現有納米纖維網(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(cháng)。通過(guò)改變靜電紡絲工藝參數，成功調整了HMM的形成和生長(cháng)，通過(guò)設計的干燥工藝實(shí)現了表面圖案化。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），它表現出高輸出性能和良好的穩定性。在H-S-TENG的基礎上，開(kāi)發(fā)的自供電超靈敏振動(dòng)傳感器（SUVS）實(shí)現了對不同動(dòng)脈脈搏波的精確檢測，也實(shí)現了吉他不同琴弦記錄的振動(dòng)頻譜的識別。本研究為制造具有調諧表面微結構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)現高性能自供電。
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https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107149
責編：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
用于可重復使用和可見(jiàn)光驅動(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)對公眾健康構成重大威脅。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) 疏水性電負性分子的復合納米層成功實(shí)現的。透明的 Si-Al 基體在空間分散光敏劑分子的同時(shí)強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納米層穩定了光敏劑的光激發(fā)態(tài)并促進(jìn)了氧化還原反應。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使用的口罩過(guò)濾器提供了一種實(shí)用的策略，以在持續的 COVID-19 大流行期間使用。
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https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.135830
責編：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)現可穿戴設備和軟機器人的多功能傳感
Nano Energy ( IF 17.881 )
Case Western Reserve University
多功能觸覺(jué)傳感器可以模仿人類(lèi)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，這對于可穿戴電子設備和軟智能機器人與環(huán)境和人類(lèi)交互至關(guān)重要。在這里，受人類(lèi)皮膚的啟發(fā)，我們報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)性化醫療保健監測和軟機器人控制。觸覺(jué)傳感器由一個(gè)摩擦納米發(fā)電機傳感層組成，以模擬快速適應（FA）機械感受器的功能，以及一個(gè)壓阻傳感層，以實(shí)現慢適應（SA）機械感受器的功能。觸覺(jué)傳感器已被證明能夠識別語(yǔ)音并實(shí)時(shí)監控生理信號和人體動(dòng)作。結合機器學(xué)習框架，觸覺(jué)傳感器能夠以高精度感知表面紋理和材料類(lèi)型。它還被證明可用于控制輔助機器人的有效人機界面。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107137
責編：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
具有機器學(xué)習驅動(dòng)的壓敏電子皮膚的高精度、實(shí)時(shí)、智能材料感知系統
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備。隨著(zhù)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，從而幫助機器人擁有智能感知系統，更好地應用于人們的現實(shí)生活中。本文報告了一種由壓阻式壓力傳感器和摩擦納米發(fā)電機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。結合機器學(xué)習技術(shù)和外部采集電路，實(shí)現了智能材料感知系統。除了監測人體生理信號外，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、智能機器人和人機交互等領(lǐng)域取得突出的應用。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.02.016
責編：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)電的半導體接觸起電主導的摩擦伏特效應
Advanced Materials ( IF 30.849 )
Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems
基于摩擦伏特效應的半導體直流摩擦納米發(fā)電機（SDC-TENG）有望開(kāi)發(fā)出一種具有高功率密度的新型半導體能源技術(shù)。在這里，我們報告了第一個(gè)使用氮化鎵 (GaN) 和碲化鉍 (Bi2Te3) 構建的用于超高功率發(fā)電的 SDC-TENG。在摩擦過(guò)程中，通過(guò)連續接觸帶電（CE）形成額外的界面電場(chǎng)，大量的電子-空穴對被激發(fā)并定向移動(dòng)，形成始終在內部從Bi2Te3到GaN的結電流，與半導體類(lèi)型無(wú)關(guān).峰值開(kāi)路電壓可達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SDC-TENG高出約200倍。此外，與相同條件下的傳統聚合物TENG相比，平均功率密度顯著(zhù)提高了40倍以上。這項研究提供了 CE 對摩擦伏特效應的第一個(gè)證據，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、復合結構設計和機理
Advanced Materials ( IF 30.849 )
Huazhong University of Science and Technology
柔性壓力傳感器是電子皮膚、機器人和健康監測領(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雜導致壓力傳感器在實(shí)踐中的應用仍然困難且昂貴。二維納米材料中炙手可熱的成員MXenes的出現，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用于電子皮膚等諸多領(lǐng)域。本文總結了MXene的制備技術(shù)、抗氧化方法和性能。主要介紹了基于MXene的微結構設計，包括水凝膠、氣凝膠、泡沫、織物、復合納米纖維。進(jìn)一步闡述了 MXene 壓力傳感器的機制，包括壓阻式、電容式、壓電式、摩擦電式和電位轉換機制。此外，還回顧了多個(gè)設備的集成。最后對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)中的機遇和挑戰進(jìn)行了展望。
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https://doi.org/10.1002/adma.202110608
責編：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動(dòng)力的摩擦納米發(fā)電機（TENG）在能量收集和自供電傳感器方面有著(zhù)廣泛的應用。然而，外加磁場(chǎng)的摻雜鐵磁材料對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)驗驗證。將 TENG 輸出與 PICF 的磁化方法進(jìn)行比較，初始磁化顯著(zhù)決定了磁化電流和位移電流之間的耦合機制。此外，外部磁場(chǎng)的強度和方向進(jìn)一步揭示了初始磁化強度對 TENG 位移電流的影響機制。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，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 在自供電系統中的應用潛力。本工作闡述了磁化電流與 TENG 位移電流的耦合機制，為研究高效能量收集器向自供電傳感器、可穿戴電子設備和柔性電磁屏蔽裝置提供一般指導。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107139
責編：沐小新
編輯：沐小新
審核：沐小新
