黄俊俊教授团队在无源触觉传感器领域取得系列进展

初审:王玮复审:朱三娥终审:杨伟发布时间:2026-04-27浏览次数:33

随着物联网与智能制造的深度融合,工业领域对分布式、长寿命振动传感器的需求日益迫切。传统传感器依赖电池供电,存在更换成本高、环境适应性差等痛点;现有摩擦电传感器虽实现自供电,但信号波形特征单一,难以满足设备精准诊断需求。合肥大学高熵能源科研团队黄俊俊教授同中国科学院北京纳米能源与系统研究所研究团队聚焦于摩擦纳米发电机(TENG)基振动传感器的研发,旨在通过界面设计优化提升振动波形监测精度,为智能制造业等领域提供无电池、高分辨率的监测方案。团队针对传统传感器供电受限、波形特征单一的痛点,提出“不相容复合界面设计策略”实现丰富振动诱导的摩擦电信号波形特征,揭示“波-电”耦合机理,提高TENG基摩擦电振动传感器的识别精度,相关成果发表在Adv. Funct. Mater. 2026, 36(15), 19355。


此外,黄俊俊教授团队基于设计摩擦电效应增强体策略,通过原位聚合法合成尼龙/炭黑微球,增强振动诱导摩擦电荷的形成和转移,从而丰富摩擦电信号波形特征。结合机器学习辅助发现输入振动特性(频率、波形、振幅)与摩擦电输出信号波形之间存在明显的关联,对振动波形的识别率达99.3%。在应用层面,传感器成功实现对振动筛、混合机、涂料振荡器等粉体加工设备的实时监测,通过捕捉设备启停、运行等不同阶段的波形变化,精准反映设备状态与物料处理进程。该研究通过界面工程创新拓展了TENG技术的应用边界,更为智能制造业构建分布式、高分辨率监测平台提供了关键技术支撑,具有重要的工业应用价值与科学意义,相关成果发表在Adv. Funct. Mater. 2026, DOI: 10. 1002/adfm. 75630。


为拓展TENG在医学方面的应用,黄俊俊教授团队、生命健康与环境工程学院陈俊教授联合安徽医科大学第二附属医院方东东主任联合攻关,成功研发虾壳绿色环保零污染的提取技术,将虾壳转化为高性能甲壳素纳米晶,用于制备生物基TENG器件,植入到生物体内不仅具有良好的生物相容性,还可实现体外非接触发电。该类器件有望解决植入式起搏器及其他用于治疗和监测的生物电子设备的能源供应问题,相关成果发表在Chem. Eng. J. 2026, 534, 175011。


高熵能源科研团队通过自主设计设备、编写程序和建设应用场景,形成触觉传感器的制备、测试、模拟和应用平台,依托高熵能源科研团队成熟平台,同谢劲松教授(Langmuir 2026, 42, 1678−1690)、陈俊教授(Langmuir, 2025, 41(1):253-262;Nano Energy 2025, 139, 110922)、王淑芬副教授(Mater. Horiz. 2025,12, 4413-4425; Tribology International 2026, 219, 111853)、陈静怡副教授(Small, 2026; 11248)、赵兴科博士(Langmuir 2025, 41, 32123−32135)等开展合作,通过界面结构创新优化摩擦电信号质量,构建了“能量收集-信号感知-状态识别”一体化解决方案,不仅解决了传统传感器供电与精度的双重难题,更推动摩擦纳米发电机技术从能量收集向工业智能传感领域延伸,对提升制造过程智能化、降低设备运维成本具有重要意义。