高校联合研发新型可穿戴摩擦电传感系统

近日，西交利物浦大学赵春研究团队联合苏州大学孙旭辉、文震团队，围绕柔性可穿戴传感技术取得重要突破。研究团队依托界面应力工程与机电耦合效应大幅优化摩擦电传感器综合性能，搭建起一套无线智能监测系统，可实时监测驾驶员心血管状况、判别疲劳程度，为道路交通安全筑牢健康防护屏障。

当前市面上传统摩擦电传感器普遍存在应用短板：依靠常规微结构提升灵敏度的方案，在高压环境下极易出现性能饱和；传感器与人体皮肤间存在界面间隙，会造成脉搏波信号失真、采集数据残缺，同时设备高灵敏区间覆盖范围狭小，难以满足长时间、高稳定人体健康监测的实际需求。针对这一行业痛点，研究团队聚焦可穿戴设备佩戴预应力下脉搏波检测精度差的核心难题，面向疲劳驾驶、心血管突发疾病诱发交通事故的现实隐患，开展微纳传感器界面结构优化攻关，提升传感设备在车载真实场景中的工作稳定性。

本次研究创新设计出界面工程化摩擦电传感器（IETS），采用压电锥体阵列搭配峰状微结构协同架构，从硬件层面破解预应力环境下脉搏检测不准的痛点，传感器灵敏度可达 4.28 V/kPa。该压电微结构能够填充传感器与皮肤之间的缝隙，一方面优化应力传递路径，另一方面自主生成压电电荷，形成力电耦合增强 效果；搭配峰状微结构自带的多处应力集中点位，设备高灵敏度响应区间拓宽至 12 kPa。

性能测试数据显示，这款全新 IETS 传感器具备 2Pa 超低检测下限、70 毫秒极速响应速度，整体检测量程可达 110kPa，兼顾高精度与宽量程两大核心优势。在此硬件基础上，研究团队引入一维卷积神经网络算法搭建机器学习辅助可穿戴监测系统，依托实时采集的脉搏波数据完成特征提取、运算分析，可不间断评估驾驶员心血管健康水平与疲劳状态，实现疲劳驾驶风险实时预警。整套设备依托蓝牙实现无线信号传输，集成传感、信号放大、滤波模块，可适配车载可穿戴使用场景，完成从实验室微纳器件到车载安全监测装备的落地转化。

本次跨校合作成果，为车载人体健康监测、道路主动安全防护提供了全新技术路线，有望推动智能驾驶健康监测装备的产业化发展。