传统压电材料可将机械能转化为电能，对自供电系统中的能量收集和人机交互至关重要。但是传统压电材料的晶体结构中电荷运动能力有限，产生的压电电流较小，而基于离子压电效应的材料由于较高的离子电导率和均相结构，往往能够产生较高的离子压电电流，也具有更高的可拉伸性。然而，均相结构通常会耗散应力而不是集中应力，使得其难以诱导局部电荷进行分离。这导致目前离子压电材料在压力下产生相对较低的电压响应，限制了电压增量而降低了变形期间的能量转换效率。此外，基于水凝胶的离子压电材料在集成到可拉伸的自供电系统中时还会面临环境不稳定性，需要复杂的封装方法等问题。因此，亟需开发兼具高的电压增量、离子电导、力学适应性和环境稳定性的离子压电材料。

图1.离子压电弹性体含有中间相的微相分离结构设计

图2.离子压电弹性体优异的压电性能

图3.离子压电弹性体压电响应过程中的离子相互作用机制

图4.离子压电弹性体的力学性能与综合性能评估

图5.用于人机交互的声学感知、压力映射和逻辑处理

  由于具有高离子压电反应灵敏度，压电弹性体可以感知和识别空间声学信号，从而实现人机交互。当离子压电弹性体放置在距离扬声器1cm处，每次播放A2音阶，实时产生70 μV的电压。这证明了它能感知微小声波振动的能力。在噪声环境下，压电弹性体对不同的环境噪声也会产生不同的电压响应。此外，通过利用压力传感和信号处理能力，压电弹性体可以参与人与机器人之间的逻辑信息交互。进一步，压电弹性体可以集成到触觉感知阵列中，将压力映射和逻辑处理能力结合在一起。

  本研究通过利用微相分离和界面工程设计，有效解决了离子压电材料在电学性能和力学性能之间固有的权衡问题。值得注意的是，当这种弹性体集成到电路中时，可实现精准的声信号检测和高灵敏度的时空压力信号处理。有利于推动离子电子系统中高效能量收集转换的进展以及相关领域的发展。

  论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202313127