西交利物浦团队突破可穿戴传感器技术瓶颈
可穿戴设备在健康监测中面临两大核心痛点:施加预紧力确保贴合时会导致传感器灵敏度下降,而界面"虚接"又会丢失关键信号。西交利物浦大学、苏州大学和利物浦大学的联合团队在《Microsystems & Nanoengineering》上发表研究,通过创新的"界面工程摩擦电传感器"(IETS)成功破解这一悖论。
该研究采用双重结构设计:在传感器-皮肤界面构建压电截顶棱锥阵列,主动填补皮肤凹陷,确保脉搏应力100%传递;在摩擦电界面采用梯度"山状"微结构,实现低压和高压下的分段灵敏响应。结合力-电耦合效应,系统灵敏度达4.28V/kPa,较传统设备提升5倍。
实验验证显示,IETS在10 kPa强预紧力下仍能清晰捕捉脉搏波的收缩峰、反射峰和舒张峰特征,检测下限仅2 Pa。集成到智能腕带后,结合心率变异性分析与一维卷积神经网络,该系统对驾驶员疲劳状态的识别准确率高达98%。
这项技术为疲劳驾驶监测、心血管健康预警提供了医疗级精度的解决方案,标志着可穿戴设备从"量化自我"向"预测医疗"的重要跨越。

