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　　Co基磁性非晶絲具有優異的軟磁性能和巨磁阻抗效應（GMI），可以實現對磁場的高靈敏探測，是發展柔性多功能傳感器的理想材料之一。前期，中國科學院寧波材料技術與工程研究所研究員李潤偉、劉宜偉基于磁性非晶絲設計與發展了仿生觸覺傳感器與自供電彈性應變傳感器，并在機器人假肢的觸覺感知、運動捕捉的智能服裝方面實現應用（Science Robotics. 2018, 3, eaat0429；Nano Energy, 2022, 92, 106754）。在此基礎上，研究人員以磁性非晶絲為敏感材料，通過設計具有管狀異質結構的雙模態傳感器實現了單一傳感器對應變和溫度的靈敏監測和實時區分。該傳感器具有獨立的應變和溫度感知機制。一方面，結合磁彈性體的磁彈效性和Co基非晶絲的巨磁阻抗效應可以實現應變靈敏探測；另一方面，用于阻抗輸出的熱電偶線圈具有顯著的塞貝克效應，可以同時實現溫度的檢測。基于獨立的感應機制，溫度和應變信號之間不存在相互耦合，后續通過信號讀取電路可實現溫度和應變信號的實時區分和輸出。

　　該研究中雙模態傳感器的應變-磁轉換單元中具有磁彈效應的磁彈性體提供隨應變而變化的磁場，通過內置的Co基磁性非晶絲，能夠靈敏感知微小變化的磁場，從而輸出變化的阻抗，實現應變的感知。此外，該工作設計了具有雙功能的Cu-CuNi熱電偶線圈，不僅可以實現阻抗的輸出，而且本身具有的塞貝克效應可以實現對溫度的感知。進一步地，通過調控應變-磁轉換單元的不同區域的相對模量，即磁彈性管和非磁性彈性管的相對模量，可以控制磁場變化快慢，從而能夠實現應變靈敏度的可調。該傳感器可實現0.05%的應變和0.1℃的低探測極限，5.29和54.9μV/℃的較高應變和溫度感知靈敏度。此外，該研究也從模擬和實驗上對該雙模傳感器的應變-溫度信號輸出的耦合和相互干擾進行了驗證。研究人員分別測試了雙模傳感器在不同應變下的溫度輸出信號和不同溫度下的應變輸出信號，發現該傳感器具有的管狀異質結構能夠有效避免應變對溫度的干擾，且磁性非晶絲和磁粉的磁性能在低于居里溫度下具有良好的溫度穩定性，可以確保溫度對應變感知幾乎沒有影響。

　　該研究將所設計的管狀線型雙模傳感器與織物集成，可以同時用于人體微小應變的探測，比如呼吸和吞咽等檢測，也可用于膝蓋彎曲等較大應變的探測，同時能實現體溫或環境溫度的實時監測，在健康監測、智慧醫療以及人機交互領域具有良好的應用前景。

　　相關成果近期以Dual mode strain-temperature sensor with high stimuli discriminability and resolution for smart wearables為題在線發表在Advanced Functional Materials上。研究工作得到國家自然科學基金重大儀器研制項目、國家自然科學基金項目、國家自然科學基金委中德交流項目、中科院國際合作重點項目、浙江省自然科學基金等項目的支持。

　　圖1（a）雙模傳感器的感應機制，（b）具有管狀異質結構的雙模傳感器傳感器制備流程，（c）應變-磁轉換單元中磁彈性管的微觀形貌，（d-i）具有磁彈效應的磁彈性管不同磁化方向磁化具有不同的磁性能，（j-m）雙模傳感器外觀和柔性展示

圖2 雙模傳感器的應變感知性能

圖3 雙模傳感器的溫度感知性能

圖4 雙模傳感器對應變和溫度刺激的獨立感知

圖5 雙模傳感器的應用