可穿戴电子设备由于与人体兼容性和多功能性使其具有广阔的应用前景。在不同工作机理的传感器中，压电式传感器具有快速响应和自供电特性的突出优势而受到广泛关注。而压电复合材料结合了无机压电材料的优良电学性能以及压电聚合物的优异力学柔韧性能，是柔性压电传感器中最有前景的一种材料。目前大量关于压电复合材料的微纳结构致力于提高其电性能和柔性，如：多孔膜、纳米柱阵列、三角形和金字塔结构等。然而，此类设计所制备的传感器具有较低的形变、差的透气性和较弱的断裂强度，导致其应用受限。如何突破电学输出与力学柔性之间的矛盾，对于压电式可穿戴电子设备具有十分重要的意义。

图1.三维多级互锁PVDF/ZnO纳米纤维柔性压电传感器在人体肌肉监测的示意图

近日，材料科学与工程学院杨维清教授团队在前期工作的基础上（Nano Energy, 2019, 55, 516）报道了一种通过在静电纺丝PVDF纳米纤维表面外沿生长ZnO棒的三维多级结构PVDF/ZnO复合纳米纤维，展现了良好的性能输出。互锁结构的ZnO棒有利于产生有效弯曲和取向PVDF纳米纤维具有高的电活性相，两者相互协同增强其压电效应，所制备的纤维基传感器具有优异的电性能的同时还展现了较好的柔性和透气性。所设计的柔性传感器可以准确检测微弱的生理信号如呼吸、脉搏和肌肉活动等。在此基础上，开发了一种基于腿部传感器阵列的步态识别系统。相关研究成果以“Hierarchically structured PVDF/ZnO core-shell nanofibers for self-powered physiological monitoring electronics”发表于国际著名期刊《Nano Energy》，杨维清教授和邓维礼高级工程师为论文的共同通讯作者，研究生杨涛为论文的第一作者。西南交通大学材料科学与工程学院为本论文的第一单位。该工作得到了国家自然科学基金、西南交通大学和材料学院的大力支持。

（论文链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.104706）

图2.柔性纤维传感器的制备过程及在人体肌肉监测的应用