Flexible Self-Powered Multimodal Sensor for Simultaneous Temperature, Strain, and Pressure Detection with Signal Decoupling

材料科学 解耦(概率) 压力传感器 信号(编程语言) 声学 探测理论 电子工程 信号处理 计算机科学 光电子学 噪音(视频) 压力测量
作者
Wenshan Cai,Aotian Li,Fan Zhang,Haotong Jiang,Jiliang Zhu
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:18 (23): 33126-33137
标识
DOI:10.1021/acsami.6c02536
摘要

Signal cross-coupling in advanced electronic skin (E-skin) has severely limited its precision in simultaneous temperature, strain, and pressure sensing. Here, we report a flexible, self-powered multimodal sensor based on a heterostructure of redox ion-doped thermoelectric hydrogel and BaTiO 3 (BTO) nanoparticle-modified polydimethylsiloxane (PDMS) films. This design achieves independent signal perception with exceptional cross-interference suppression (<4%). Systematic characterization reveals: Thermoelectric response: Seebeck coefficient of 1.05 mV·K –1 ( R 2 = 0.999) and negligible temperature-induced current deviation (3.32%). Mechanical sensing: Strain sensitivity of 0.91% –1 and pressure sensitivity of 9.76 mV·kPa –1 with an ultrafast response time (22 ms). Robustness: Performance decay of only 3.03% after 150 cyclic tests. Integrated into a finger-joint array, the sensor enables dynamic object surface temperature monitoring, piezoelectric information transmission, real-time sign-language gesture recognition, and intelligent discrimination of interpersonal interaction states. These advancements pave the way for high-precision human–machine interfaces, intelligent wearables, and health-monitoring applications.
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