NML高被引文章 | 传感器 & 纳米发电机

高被引文章: 指近10年内发表的SCI论文且被引次数排在相应学科领域全球前1%以内。

A Nano-Micro Engineering Nanofiber for Electromagnetic Absorber, Green Shielding and Sensor

Min Zhang, Chen Han, Wen‑Qiang Cao, Mao‑Sheng Cao*, Hui‑Jing Yang*, JieYuan*

Nano-Micro Letters (2021)13: 27 

中文题目：既能“电磁吸收”又可“绿色屏蔽”的“裁剪”纳米纤维

本文亮点：

1. 电子输运特性在电磁衰减中的作用可以推广到其他电磁功能材料。

文章简介：

郑州大学刘宪虎副教授和德国埃尔朗根-纽伦堡大学Dirk W. Schubert教授团队合作通过静电纺丝和超声镶嵌工艺，设计并制备出具有立体支架网状结构(Stereoscopic scaffold network structure)的热塑性聚氨酯/炭黑(TPU/CB)导电复合材料。与传统静电纺丝工艺不同，该工艺采用了特殊的静电纺丝收集装置。不同转速的收集装置形成的立体支架网络结构，对TPU/CB应变传感器电的响应能力产生了巨大影响。该结构使传感器在拉伸应变下表现出高灵敏度(应变155%时的GF为8962.7)，快速响应时间(约60 ms)，出色的稳定性和耐久性(大于10000次循环)以及广泛的可用拉伸范围(大于160%)。

本文亮点：

1. 通过静电纺丝法制备了高灵敏度热塑性聚氨酯/炭黑(TPU/CB)应变传感器。

2. 基于改进的隧道理论模型，提出了分析导电路径数和距离变化的一种有效方法。

中文题目：基于杂化功能纳米材料的化学电阻型气体传感器

文章简介：

化学电阻型传感器主要由气体检测层(sensinglayer)、电信号传导和转换 (electrical transducer and signaltransformation)、数据处理(data procesing)和信息输出(results output)等组件组成。其中，气体检测主要分为三个步骤：表面气体分子捕捉过程、表面反应过程和电荷转移过程。大多数的气敏传感器都是基于单一材料或传感机制，达不到理想传感器的性能。一种可靠的解决方案是设计和利用新型气敏材料来提高传感性能，相比于单一结构的传感器，杂化纳米纳米材料作为敏感材料具有诸多优点，比如复杂组成成分和新颖的结构改变传感行为，精确设计多种物理/化学过程来提高传感性能等。

本文主要综述和介绍不同类型杂化材料相对于单一结构的优势和进展，主要分为了5中传感形式：构建异质结、催化反应、电荷转移、电荷传输、分子筛分以及它们的组合，从本质上解释了提高传感性能的原因。并讨论了每种传感机制的优点及挑战，从全新的视角为该类型气体传感器未来的发展指明可能有效的方向。最后，作者对基于化学电阻气体传感器的商业电子鼻在医疗、环境、农业、食品及公共安全方面的应用进行了总结。

本文亮点：

1. 以传感机理为出发点，为理解和研究新型的杂化功能传感材料提供了理论支撑。

2. 总结了杂化功能材料的应用，并用从全新的视角讨论了未来气敏传感器的可能发展方向。

中文题目：一种可集成于UAV可变形机翼的蜂窝式驻极体/摩擦纳米发电装置

文章简介：

西北工业大学苑伟政教授和陶凯副教授等提出了一种受蜂窝结构启发的驻极体/摩擦纳米发电机(h-TENG)。通过高温热压塑性成型技术实现了PET、纳米银线及FEP的波浪状一体成型，进而组合出多层波浪状薄膜结构。通过每个波浪状能量收集单元的协同作用，蜂窝状摩擦纳米发电机在手掌的敲击激励下实现了最大1207 V瞬时电压，68.5 μA短路电流及12.4 mW功率的能量输出，对应了高达0.275 mW/cm³ (2.48 mW/g)的峰值功率密度。同时由于该摩擦纳米发电机的蜂窝状结构具备优异回弹特性，将其集成在鞋垫中实现了足底运动压力的动态监测及显示，并首次集成于无人机变形机翼内部实现了副翼运动时的能量收集。本研究展示了该概念化蜂窝状摩擦纳米发电机在诸多应用场景中的实用性及可行性。

本文亮点：

1. 提出一种具备优异透明度、结构紧凑、轻量化和柔性的多层蜂窝状驻极体/摩擦纳米发电结构，该蜂窝结构可以在限域空间实现电容变化最大化。

2. 该多层蜂窝状驻极体/摩擦纳米发电结构的自恢复特性可实现自驱动鞋垫的足底压力检测及动态显示。

3. 首次将蜂窝状驻极体/摩擦纳米发电结构用于UAV可变形机翼舵面运动能量的提取与转化。