精确识别液体成分在环境监测、疾病诊断和食品安全等领域有着广泛的应用需求。传统的色谱法和光谱法等分析技术虽然精度高，但由于操作复杂、成本高昂，通常局限于实验室环境。而新兴的便携式设备则存在检测范围有限、易受环境干扰、依赖目标特异性试剂等问题。因此，目前仍然迫切需要发展兼具高灵敏度、宽检测范围和操作便捷的先进通用传感策略。摩擦纳米发电技术能够将界面机械接触转化为电信号，在液体传感方面展现出巨大潜力。近年来，相关研究已在摩擦电光谱、味觉模拟和重金属分析等领域取得进展。然而，液体的特征信息同时蕴含在其物理和化学性质中，仅通过单一模式的信号进行解析存在局限性，因此依靠电学输出实现复杂液体成分的精准辨别，仍是一项巨大挑战。
针对上述挑战，苏州大学功能纳米与软物质研究院文震教授、孙旭辉教授与西交利物浦大学刘伊娜副教授合作，发展了一种高精度液体识别新策略：融合水滴力学与固-液界面接触起电效应。通过利用液滴的非胡克力学特性，研究团队制备出一种受荷叶启发的氧化锌-聚二甲基硅氧烷（ZnO-PDMS）超疏水固-液传感器。基于其特殊的力-电学耦合界面，该传感器在多个性能指标上表现出卓越的性能：在5000次压缩循环和10天时间内保持稳定的输出，并在一定范围的温度和相对湿度水平下可靠运行，并实现高达281 mV/Pa的液滴压力灵敏度。该传感器在检测多种溶液成分方面取得重要突破，对金属离子的检测分辨率达到5 nM，对酒精浓度的分辨率达到0.1%。通过设计双层堆叠器件结构，摩擦电信号可被解耦为机械与接触起电双模式信号，结合门控循环单元（GRU）模型，实现了对10种液体的智能识别达到了99%的超高准确率，创建了一个可靠的"液滴指纹库"，为便携式液体监测开辟了新路径。
相关研究成果以题为“Mechanical-electric dual characteristics Solid-liquid interfacing sensor for accurate liquid identification”发表于《Nature Communications》上（DOI: 10.1038/s41467-025-62524-0）。
图1. 基于固-液摩擦发电界面的液体识别传感系统
文章网址：https://www.nature.com/articles/s41467-025-62524-0
文章题目：Mechanical-electric dual characteristics solid-liquid interfacing sensor for accurate liquid identification
作者信息：
Lingjie Xie（谢凌婕）, BohanLu（鲁博涵）, Zhengdi Sima（司马正笛）, Yina Liu（刘伊娜）,* Haifeng Ji（季海锋）, Zhenqiu Gao（高镇秋）, Peng Jiang（蒋鹏）, Harm Van Zalinge, Ivona Z. Mitrovic, Xuhui Sun（孙旭辉） & Zhen Wen（文震）*
责任编辑：郭佳