一、研究背景与技术趋势

压电离子效应作为新型机电转换机制，依靠材料形变引发迁移速率不同的阴阳离子定向排布，形成稳定离子浓度梯度实现电信号输出，具备自驱动、本体柔性佳、力学特性适配生物组织等独特优势，在柔性传感领域应用潜力突出。

二、材料设计与制备

团队设计合成两种镜像结构单体 —— 阳离子型 M-BIM 与阴离子型 M-TFSI，分别制得 PIL2、PIL1 薄膜；二者等摩尔混合制备的 PIL3 薄膜，可通过相反电荷主链的相互作用原位生成自由离子液体 BMIM⁺TFSI⁻，进一步强化离子导电能力。

三、薄膜理化与电学特性

差示扫描量热测试显示，三类薄膜的玻璃化转变温度均低于室温，保障了材料柔性与离子迁移活性。交流阻抗测试表明，薄膜离子电导率随温度升高而提升，且偏离阿伦尼乌斯线性规律 —— 离子扩散同时存在两种机制：自由离子在共价结合离子位点间跳跃，以及含氧乙烯单元的高分子链段运动促进迁移。其中 PIL3 因原位生成自由离子，电导率表现更优。

四、传感性能测试与优化

改用铂界面电极后，器件性能实现大幅跃升：0-80 kPa 压力范围内呈完美线性响应，无基线漂移，恢复时间仅 0.2 s；输出电压接近金电极器件的三倍，处于固态压电离子传感器顶尖水平，且 1000 次循环运行性能稳定。性能提升源于铂与聚合物界面相容性更佳，且机械强度更高、抗应力损伤能力更强。

五、研究结论

本研究通过分子设计制备的交联聚离子液体薄膜，搭配铂界面电极构建的固态压电离子压力传感器，兼具宽范围线性响应、超快恢复、高输出电压与优异循环稳定性，是目前性能最优的固态压电离子传感器之一，为柔性可穿戴传感领域提供了全新的高性能技术路径。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssensors.5c04815

原文作者：

Vladislav Y. Shevtsov, Juan A. Guerrero, Sebastjan Glinsek, Daniil R. Nosov, Cédric Plesse, Jean-Marie Raquez, Daniel F. Schmidt, Jérémy Odent, and Alexander S. Shaplov

DOI: 10.1021/acssensors.5c04815

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