随着智能穿戴设备、人形机器人及极端环境探测技术的迅猛发展，柔性压力传感器作为人造皮肤与智能感知系统的核心元器件，已引起学界的广泛关注。特别是在极地科考、航空航天、高温工业巡检及灾害救援等复杂应用场景中，传感器不仅须具备对外界刺激的精准感知能力，更须摆脱对外部供能的依赖，同时在极寒、高温等恶劣工况下保持长期稳定的工作性能。电池型压力传感器将储能、供能与传感功能集成于单一器件，借由独特的机械-电位转换机制实现动静态压力响应，被视为构建新一代自供能智能感知系统的重要技术途径。

然而，当前电池型压力传感器尚难以满足从极地严寒至沙漠高温的宽域极端环境中对高灵敏度与长期稳定性的感知需求。因此，如何通过结构工程与材料设计，构建兼具高灵敏度响应和宽温域稳定性的可穿戴自供能柔性压力传感器，已成为极端环境智能感知及机器人触觉皮肤等领域亟待突破的关键科学问题。水系镁金属电池因兼具低氧化还原电位（-2.36 V vs. SHE）和高理论比容量（2204.97 mAh g⁻¹）的优势，具备满足电池型压力传感器在灵敏度和能量密度方面性能需求的潜力。前期研究中，我们通过钴掺杂改性铜铁氰化物正极，首次构筑了可逆铜溶出自修复机制，有效抑制了姜-泰勒畸变，并优化了局域配位与电子结构，将Mg²⁺扩散势垒降低至0.53 eV，实现了153.2 mAh g⁻¹的比容量及3万次循环后90%的容量保有率，为高性能镁离子储能电极的设计提供了阳离子掺杂的新思路（J. Am. Chem. Soc. 2026, 148, 8686）。

近日，中国科学院苏州纳米所张其冲研究员、李清文研究员和白志青副研究员等人成功开发出一种基于高能量密度水系镁金属电池的自供能电池型传感织物。该织物将储能、供能与传感功能集成于一体，兼具优异的压力传感性能与宽温域适应性：其灵敏度高达687.32 mV kPa⁻¹，检测限低至0.96 Pa，且在超过20万次循环后仍保持长期稳定；同时，在−40至100 °C的极端温度范围内，该传感器仍能实现超稳定、高灵敏的动静态压力感知。研究团队进一步借助有限元模拟与分子动力学计算，系统揭示了该器件在超宽温域下维持高灵敏响应的内在物理机制，从而有效突破了现有自供能压力传感器在恶劣环境中性能受限的技术瓶颈。此外，结合机器学习算法与织物传感阵列，团队在高温、低温等严苛条件下成功演示了物体的识别与智能分类，充分验证了该技术的实用性与可靠性。此项成果有望为人形机器人触觉感知、极端环境探测及智能自主作业等领域提供一种全新的技术方案。

图1高能量密度镁金属电池自供能压力传感织物设计理念。利用镁金属低电极电位（−2.36 V vs. SHE）和高理论容量优势，创新采用高活性镁织物负极、NiOOH织物正极及抗结晶PEO-MgCl₂准固态电解质协同设计，开发出−40至100℃超宽温域内稳定工作的自供能电池型传感织物，满足高灵敏且长时稳定的压力感知需求，突破了极端环境自供能压力传感器性能受限的技术瓶颈，为宽温域自供能柔性压力传感器的设计与应用提供了新的技术方案。

图2 镁金属电池抗腐蚀机制与高能量密度电化学特性。多孔准固态电解质通过氢键锚定效应从根源上抑制水分子活性，实现镁金属织物负极稳定化；且依托镁金属电池的高电压平台和高能量密度性能优势，协同为高灵敏长循环自供能压力传感器的设计提供关键基础。

图3 高灵敏动静态压力响应与自供能长循环寿命。通过器件结构与相关参数优化实现了电池型传感织物687.32 mV·kPa⁻¹的超高灵敏度、0.96 Pa的低检测限以及超过20万次工作循环的长期稳定性；进一步通过有限元模拟与等效电路模型分析揭示了“压力-界面阻抗-信号输出”的内在关联机制。

图4 −40 至100℃超宽温域稳定传感特性及感知机理研究：传感织物可在极宽的温度范围（-40 至 100°C）内实现稳定、连续的压力检测；分子动力学模拟结合实验研究揭示了PEO-MgCl₂准固态电解质的抗结晶机制，即氢键网络有效调控水分子扩散动力学并抑制其结晶过程的局部原子重排，从而保障器件在宽温度范围内维持超稳定压力响应。此外，电池型传感织物兼具优异的透气透湿性能，能够为极端环境智能感知与人机交互提供可靠平台。

图5 电池型传感织物赋予机器人“耐寒耐热皮肤”，实现宽温环境稳定感知。 结合机器学习算法，传感织物阵列可实现物体识别与智能分类，并验证了其在−18 至80℃范围内保持稳定、高灵敏的触觉感知能力，这为人形机器人在极地探测、高温巡检等极端环境中的自主感知、智能交互与自主作业提供了可能。

该研究通过构筑基于镁金属电池的自供能压力传感织物，成功赋予机器人可耐受极端温度的“仿生皮肤”，实现了从极地严寒至沙漠酷热（−40至100 °C）宽温域内的高灵敏度与稳定压力感知，有力推动了极端环境下柔性自供能压力传感领域的技术进步。相关成果以High-energy-density aqueous magnesium metal battery textiles enable ultrasensitive pressure sensing across −40° to 100 ° C为题发表于Science Advances（请点击“阅读原文”查看论文）。中国科学院苏州纳米所与上海科技大学联合培养硕士研究生贾迎、中国科学院苏州纳米所博士后陈裕为共同第一作者，张其冲研究员、李清文研究员和白志青副研究员为共同通讯作者。本研究工作得到了国家自然科学基金、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划、国家重点研发计划、博士后创新人才支持计划及江苏省自然科学青年基金等项目的联合资助。

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