人工耳蝸新進(jìn)展，科研人員利用打印技術(shù)制備高性能無(wú)鉛柔性壓電聲敏傳感器

IT之家 12 月 29 日消息，根據世界衛生組織的數據，全球約 4.3 億人因耳蝸受損而遭受聽(tīng)力損失，改善聽(tīng)力主要靠人工耳蝸。然而，傳統的人工耳蝸語(yǔ)音識別能力較低，而且剛性電極與軟組織間的不匹配可能導致神經(jīng)損傷和耳鳴等問(wèn)題。隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的發(fā)展，柔性自供電人工耳蝸的研究引起了廣泛關(guān)注。

據中科院發(fā)布，中國科學(xué)院化學(xué)研究所研究員宋延林課題組近期在各向異性材料合成和圖案化器件制備方面取得了系列進(jìn)展，如二維 MXene 與納米晶復合材料研究（J. Mater. Chem. A, 2022, 10, 14674-14691；Nano Res. 2022, DOI:10.1007 / s12274-022-4667-x），直寫(xiě)高性能原子級厚二維半導體薄膜和器件研究（Adv. Mater. 2022, DOI:10.1002 / adma.202207392），制備基于交替堆疊微電極的濕度傳感超級電容器（Energy Environ. Mater. 2022, DOI:10.1002 / eem2.12546）。

壓電材料可以作為未來(lái)人工耳蝸的有利候選材料，然而，主流含鉛壓電材料與生物不相容，對環(huán)境不友好，其他壓電材料的電輸出功率由于聲電轉換性能低，不足以直接刺激聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)。因此，制造高性能無(wú)鉛柔性壓電聲學(xué)傳感器意義重大。近日，該團隊受人類(lèi)耳蝸外耳毛細胞的啟發(fā)，報道了一種基于準同型相邊界的多組分無(wú)鉛鈣鈦礦棒的直寫(xiě)微錐陣列策略。該策略一方面利用取向工程和在兩個(gè)不同正交相（Amm2 和 Pmmm）之間形成的準同型相邊界，顯著(zhù)提高應力對壓電材料性能影響，實(shí)現壓電響應增強；另一方面在壓電薄膜表面引入微錐陣列，增加與聲波的接觸面積，增強對聲波的吸收，從而制備高性能柔性壓電聲學(xué)傳感器（FPAS）。

IT之家獲悉，該傳感器顯示出高靈敏度、寬頻率響應的特點(diǎn)，覆蓋常用的語(yǔ)音頻率，同時(shí)具有角度靈敏度，可用于記錄聲音信號，并實(shí)現語(yǔ)音識別和人機交互。FPAS 還具備防水和耐酸堿等特點(diǎn)，滿(mǎn)足自然環(huán)境對可穿戴聲學(xué)傳感器的要求。相關(guān)研究成果近日發(fā)表在 Matter 上。

圖 1 微錐陣列柔性壓電聲敏器件應用演示圖

圖 2 聲音數據采集、人機交互應用和 FPAS 的防水性能