【儀表網 研發快訊】近年來，水伏效應因其在能量收集與傳感應用中的獨特優勢而受到廣泛關注。典型的水伏離子傳感由于固-液界面存在較大的擴散阻力，水和離子需要數分鐘甚至數十分鐘才能達到擴散平衡，嚴重限制了其在快速離子檢測中的應用。如何突破流動阻力和重力的限制，實現快速、高靈敏的水伏離子傳感，成為水伏新機制應用于離子傳感亟待解決的科學問題。
近期，中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所報道了基于液-液界面低阻滑移與同步液壓驅動的超快柔性水伏離子傳感新策略。團隊通過構建水平放置的包含有序功能化尼龍-66納米纖維膜的柔性水伏器件，有效降低了無序納米通道和重力引起的溶液流動阻力。團隊利用濕潤納米通道內液-液傳輸區域的低阻剪切流動，實現了高達2.86cm s-1的流動速率，加速通道內離子遷移。新液滴的快速進入還可觸發液壓驅動效應，推動通道殘余溶液中離子的同步遷移與富集，進一步加速電壓信號的產生。
得益于該快速離子傳輸-累積機制，團隊僅用3μL水滴便可在0.17s內產生超過4.0 V開路電壓的突破性結果，其響應速度比已有報道快約兩個數量級。該器件同時表現出寬范圍的離子檢測能力，并對NaCl鹽溶液實現了高達-1.69V dec-1的靈敏度。水伏器件的離子傳感信號是包含時間-離子濃度-電壓的多維傳感信號，通過時間切片處理可以實現高選擇性離子傳感，并且對運動過程中汗液電解質濃度變化進行準確監測。
水伏器件的應用
該工作將液-液界面低阻滑移與同步液壓驅動機制引入水伏效應，架起水伏技術與高性能離子傳感之間的橋梁，為下一代水伏離子傳感器的設計、開發與實際應用提供了新思路。
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