近日，湖南先进传感与信息技术创新研究院胡又凡团队在国际著名学术期刊《自然·通讯》（Nature Communications）上发表了题为“接触主导的局域电位移场增强型压力传感”（Contact-dominated localized electric-displacement-field-enhanced pressure sensing）的文章。北京大学电子学院博士后马超、我校硕士研究生叶怀东、东南大学硕士研究生史晓微和北京大学电子学院博士生陈雨凡为论文共同第一作者，我院胡又凡教授为论文共同通讯作者。
柔性压力传感器因其在人形机器人、生物医疗和人机交互等前沿领域的巨大应用潜力而备受关注。其中，电容式压力传感器以其低功耗、高稳定性等优点成为研究热点，但其性能（尤其是灵敏度和线性度）长期以来受限于传统的设计思路，极大地制约了其在需要精确力反馈与动态控制的复杂场景中的应用。
面对挑战，研究团队提出了一种全新的“接触主导的局域电位移场增强”设计策略。通过设计传感器结构，实现了超高的灵敏度、极佳的线性度和广阔的传感范围的宽压力范围目标。这一设计包含两个核心要素：一是由鲁棒的导电复合材料与金属覆盖层构成的分级微结构电极；二是通过薄层或高介电常数（high-k）材料实现的具有高单位面积电容的介电层。传感器的电容变化主要由接触区域的局域增强电场主导，突破了传统传感器的性能瓶颈。
图1.接触主导的局域电位移场增强型压力传感器。
该团队研制的传感器具有世界领先性能。其压力响应（归一化电容变化量）超过3000，比以往最高纪录提升一个数量级以上；传感范围超过1兆帕（MPa），部分器件可达2兆帕。尤为突出的是，在0-100千帕（kPa）的宽压力范围内，实现了高达9.22 kPa⁻¹的灵敏度和0.9998的近乎完美的线性度（R²值）。同时具有出色的机械鲁棒性、对微小压力（0.1帕）的超高分辨率以及快速响应能力（约15毫秒）。该成果为下一代高性能柔性电子学、智能机器人和人机交互系统的发展提供了关键的技术支撑，有望推动其在更广泛领域的创新应用。
图2.接触主导的压力传感器的性能表征。
湖南先进传感与信息技术创新研究院重点开展集成电路和新型传感器等基础研究、前沿技术开发和科技成果转化，目前已在生物传感和气体传感器件及其相关技术方面取得重要成果，并研制出全球首条碳基传感芯片示范线，推进了相关核心技术产业化。
文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-63018-9
鍏ㄦ枃鎼滅储
