（通讯员  刘中豪） 2025年9月14日，《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）在线刊发我校曹华堂教授团队与合作者在柔性可穿戴电子器件领域的最新研究成果“Wearable Flexible Piezoelectric Sensors Enhanced by Sequential Induction and Functional Synergy for Monitoring Human Motion（通过序列诱导与功能协同增强的可穿戴柔性压电传感器用于人体运动监测）”。我校材料科学与工程学院、材料成形与模具技术全国重点实验室为论文第一完成单位和唯一通讯单位，曹华堂教授为论文通讯作者，博士生刘中豪为论文第一作者，美国加州理工学院李文健博士、我校武汉光电国家研究中心胡彬教授为合作者。

随着可穿戴电子与个性化医疗的快速发展，能够实时监测人体运动的柔性压电传感器受到广泛关注。氧化锌（ZnO）因具有优异的压电性能、生物相容性及低温可控沉积特性，被认为是新一代柔性压电传感器的理想材料。然而，ZnO作为典型的N型半导体，其自由电子会屏蔽极化电荷，限制了器件的输出性能。现有提升方法主要集中在异质界面结构调控和合金化改性等，但普遍存在结构复杂、取向一致性差及机械稳定性不足等问题，尤其在异质多元复杂结构薄膜生长过程中易导致取向紊乱，影响整体性能。

基于此，曹华堂教授团队提出一种基于射频磁控溅射的序列化可控层级沉积工艺，结合取向诱导与功能协同策略，调控ZnO薄膜的取向生长结构，实现了压电输出与力学稳定性的同步提升。同时基于聚酰亚胺（PI）衬底的ZnO M-OIL薄膜压电传感器件在保持优异柔性弯曲和结构完整性的同时，实现了快速响应、高电压灵敏度以及不同严苛环境下的超高稳定性。最终，制备的柔性压电传感器能够在多种人体运动监测中实现稳定、可重复的机电响应，展现出在柔性电子和健康监测领域的应用潜力。

图1  ZnO M-OIL压电传感器的结构及其工作机制

图2  ZnO M-OIL 薄膜结晶取向分析

图3  ZnO M-OIL 薄膜微观组织结构及取向诱导机制分析

图4   ZnO M-OIL 薄膜的压电增强机制分析

图5  ZnO M-OIL 柔性传感器的压电输出特性

图6   ZnO M-OIL 柔性传感器在人体运动相关的非侵入式生物力学信号检测方面的应用

论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202518277