研究概述

非法拉第交界面（NFJ）是电子导体与离子导体之间的一种连接方式，其中没有发生电化学反应，交界面表现为电容器的性质，能够通过化学、电力和熵耦合离子和电子电流。NFJ传感器具有高灵敏度、快速响应和小尺寸的特点，能够自供电，且由于没有电化学反应，传感过程非破坏性，具有较长的使用寿命。与传统的传感器材料相比，NFJ传感器在传感性能和持久性方面具有显著优势。近年来，NFJ传感技术广泛应用于心脏、大脑和肌肉的电生理学中，并且在可穿戴设备、可植入设备、软体机器人等领域也开始崭露头角。此外，NFJ传感器能够检测压力、声波、温度和化学物质，具有重要的应用前景。然而，NFJ传感器在实际应用中仍面临材料选择、柔软性、可伸缩性以及透明性等方面的挑战。

为了解决这一问题，中山大学王叶成、西安交通大学贾坤、哈佛大学锁志刚院士等人携手在Nature Reviews Materials期刊上发表了题为“Non-faradaic junction sensing”的最新综述论文。该团队综述了NFJ传感器的工作原理，探讨了电子导体与离子导体的结合方式，并分析了该传感器如何通过电荷-电压曲线响应环境信号，成功实现了在压力、声波、温度和化学物质等信号的传感应用。研究人员还详细阐述了NFJ传感器的工作机制，指出其具有灵敏度高、响应迅速、尺寸小等优点，并强调了这种传感器可以自供电，从而在可穿戴和植入设备中展现了广阔的应用潜力。

该团队成功获取了NFJ传感器在生物电生理学和软体机器人等领域的实验数据，证明了其高效性能。在此过程中，研究人员还讨论了NFJ传感器材料选择的灵活性，指出材料的选择对于实现传感器柔软性、可拉伸性、透明性和可降解性等要求至关重要。研究结果为未来NFJ传感器的应用和发展提供了重要的理论支持和技术指导，为该领域带来了新的技术方向和突破。

图文解读

图1：通过一系列电压步进在电解液中对两个电极的表征

图2：非法拉第结压力感测

图3：非法拉第结温度感测

图4：非法拉第结化学感测

文献信息

Wang, Y., Jia, K. & Suo, Z. Non-faradaic junction sensing. Nat Rev Mater (2024). https://doi.org/10.1038/s41578-024-00755-1