【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近年來，水伏效應(yīng)因其在能量收集與傳感應(yīng)用中的獨特優(yōu)勢而受到廣泛關(guān)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(shù)分鐘甚至數(shù)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(yīng)用。如何突破流動阻力和重力的限制，實現(xiàn)快速、高靈敏的水伏離子傳感，成為水伏新機制應(yīng)用于離子傳感亟待解決的科學(xué)問題。
 

　　近期，中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)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(qū)動的超快柔性水伏離子傳感新策略。團隊通過構(gòu)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(nèi)液-液傳輸區(qū)域的低阻剪切流動，實現(xiàn)了高達2.86cm s-1的流動速率，加速通道內(nèi)離子遷移。新液滴的快速進入還可觸發(fā)液壓驅(qū)動效應(yīng)，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(chǎn)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(nèi)產(chǎn)生超過4.0 V開路電壓的突破性結(jié)果，其響應(yīng)速度比已有報道快約兩個數(shù)量級。該器件同時表現(xiàn)出寬范圍的離子檢測能力，并對NaCl鹽溶液實現(xiàn)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(xiàn)高選擇性離子傳感，并且對運動過程中汗液電解質(zhì)濃度變化進行準確監(jiān)測。
 

水伏器件的應(yīng)用
 

　　該工作將液-液界面低阻滑移與同步液壓驅(qū)動機制引入水伏效應(yīng)，架起水伏技術(shù)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(shè)計、開發(fā)與實際應(yīng)用提供了新思路。