近日，李光宪教授、孔米秋教授、杨俊龙副教授在Nature Communications 以空天学院为第一通讯单位发表题为：“Impedance-driven capacitance amplification in dielectric gradient all-fiber non-ionic electronic skin”的研究论文，成功提出了一种基于阻抗驱动的电容放大机制，为柔性电子皮肤传感器在极端环境中的稳定应用提供了新的理论框架和技术路径。这一研究突破了传统传感器在高灵敏度与环境稳定性之间难以兼顾的瓶颈，并为柔性电子设备在复杂环境下的长时间稳定服役提供了创新的解决方案。

柔性电子皮肤作为类人触觉感知的重要器件，广泛应用于机器人触觉、人机交互以及健康监测等领域。然而，这些器件在实际应用中往往需要在极端温度、复杂受力及其他苛刻环境下稳定工作，这对其灵敏度、检测范围和环境适应性提出了更高的要求。现有的离子型传感器虽然具备较高的响应性，但在极端环境中易失稳；非离子型电容传感器则具有较好的环境稳定性，但其响应增益不足，无法满足高灵敏度的需求。

针对这一难题，研究团队提出了一种“阻抗驱动电容放大机制”。该机制通过外力调控界面接触状态，动态降低等效电阻，并逐步释放非离子材料体系中的极化响应，推动信号放大。研究表明，这种新型传感器能够在20 Pa至8 MPa的宽压力范围内持续响应，灵敏度达到169.8 kPa⁻¹，并能够在−80 °C至200 °C的广泛温度范围内保持稳定工作。此外，研究还表明，传感器在极端环境下（如高温200°C和低温−50°C）抓取多形态目标物能够稳定工作，性能波动小于6%，在复杂环境下的识别准确率高达99.25%，显著超过传统传感器（85.5%）和离子型传感器（60.25%）的表现。这一技术创新不仅为柔性电子皮肤传感器的高可靠性提供了强有力的支持，还为其在健康监测、工业传感、机器人触觉系统等极端环境中的广泛应用开辟了新的可能性。

四川大学空天科学与工程学院博士研究生李文东为本文的第一作者，研究团队成员包括四川大学席乐、陆名杨、冯家宝、杨思昀、马昊宇、周青华。李光宪教授在研究中作出了重要贡献。四川大学孔米秋教授与杨俊龙副教授为论文的共同通讯作者。本工作得到国家自然科学基金、四川省科技计划及国家重点研发计划的资助。

本文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-71173-w