柔性接触压力传感器在物联网（IoT）、智能穿戴、仿生机器人及电子皮肤等领域具有重要应用前景。然而，现有的柔性传感器普遍存在灵敏度低、需要外部供电、层间易剥离以及循环稳定性差等问题，严重制约了其实际应用。本文，广西大学林涛（通讯作者）团队在《Nanomaterials》期刊发表题为”A Self-Powered and Highly Sensitive Flexible Contact-Pressure Sensor for Dynamic Sensing Based on Graphene-Enhanced Hydrogel”的研究论文。研究以海藻酸钠（SA）-聚丙烯酰胺（PAM）双网络水凝胶为基体，以原始石墨烯纳米片为功能填料，通过表面活性剂辅助分散与原位聚合工艺，构建了石墨烯增强水凝胶（GH），再经PDMS封装制备了自驱动柔性接触压力传感器（SGHS）。
该传感器无需外部电源，基于接触起电-静电感应-压介电效应耦合机制工作，实现了0.6 kPa⁻¹（0.25–5 kPa）和0.26 kPa⁻¹（5–25 kPa）的双区间高灵敏度，最大峰值功率密度达0.23 mW·m⁻²，并在10,000次加载-卸载循环后保持稳定输出（波动仅±9.5%）。此外，脉冲信号的强度、宽度和波形特征可用于识别接触物体的类型和表面特性。
图1. SGHS的设计与工作原理。(a) 石墨烯增强水凝胶（GH）的合成流程示意图：表面活性剂辅助分散石墨烯→SA/AM原位聚合形成双网络水凝胶；(b) AM、SA及GH的FTIR光谱，证实双网络的成功构建；© 冷冻干燥GH的SEM图像，展示三维互联多孔网络结构；(d) 不同石墨烯含量GH的Raman光谱，验证石墨烯的成功掺入；(e) SGHS的自驱动传感工作原理：接触起电产生电荷转移→GH层压介电效应调制电容→静电感应产生脉冲电压/电流输出。
综上所述，该研究提出了一种基于石墨烯增强双网络水凝胶的自驱动柔性接触压力传感器（SGHS），通过表面活性剂辅助分散与原位聚合策略，实现了石墨烯在水凝胶中的均匀掺入。传感器基于接触起电-静电感应-压介电效应的耦合机制工作，无需外部供电。该工作为开发下一代智能、自驱动、柔性动态传感系统提供了新思路，在电子皮肤、健康监测和人机交互等领域具有广阔应用前景。
文献：https://doi.org/10.3390/nano16080453
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