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【AM宁波材料所建所20周年专刊】用于可穿戴电子设备的柔性磁敏材料和器件研究进展
作者：，日期：2024-06-03

柔性电子器件具有柔软和可变形等机械灵活性，能够适应各种曲面和复杂形状，在可穿戴技术、医疗保健、物联网和消费娱乐等领域具有重要应用。柔性磁敏传感器作为一类独特电子器件的代表，结合了柔性电子器件的机械柔韧性和磁传感元件的非接触探测特性，在可穿戴应用领域展现出巨大潜力。例如：将柔性磁传感器集成到可穿戴设备中，可以提供定位和导航功能；磁敏电子皮肤可用于监测心率、呼吸模式和肌肉活动，为理疗、运动训练和医疗保健提供有价值的数据；可穿戴磁敏手套允许用户通过手部运动控制各种设备，为虚拟现实（VR）和增强现实（AR）应用提供重要方案。

中国科学院宁波材料技术与工程研究所柔性磁电功能材料与器件团队在李润伟研究员的带领下，长期致力于柔性磁电功能材料与器件研究，针对柔性磁电功能材料与器件面临的变形能力不足、应变作用下器件稳定性差等问题，揭示了应力对柔性磁性薄膜磁各向异性的调控规律和微观机制，提出了增强柔性磁性薄膜磁各向异性应变稳定性的基本方法，实现了柔性磁性薄膜在大应变下磁性能的稳定性，获得了在大形变下性能稳定的弹性自旋阀磁传感器，并率先实现了仿生触觉传感器的微应力感知与同步数字信号输出（Adv. Funct. Mater. 2023, 221490; Nano Lett. 2023, 23, 8073; Nano Energy 2022, 92, 106754; Sci. Robot. 2018, 3, eaat0429; Appl. Phys. Lett. 2017, 111, 132405; Appl. Phys. Lett. 2017, 111, 142403; ACS Nano 2016, 10, 4403; Appl. Phys. Lett. 2012, 100, 12240）。

近期，团队以“Advances in flexible magnetosensitive materials and devices for wearable electronics”为题，在Advanced Materials上评述了柔性磁敏材料与器件方面的研究进展，并综述了其在可穿戴应用上的潜力（图1）。论文全面概述了柔性磁敏材料、器件和应用的发展现状，介绍了柔性磁性材料的不同制备方法、特点与不足，分析了应力调控柔性材料磁性与电输运性质的基本规律；回顾了各种柔性磁传感器（霍尔型、磁阻型、巨磁阻抗型、磁电耦合型等）的原理和关键性能特征；综述了可穿戴柔性磁传感器在触觉传感、地磁导航、生物磁信号探测等方面的应用，并对柔性可穿戴磁敏传感器进行了总结和未来展望，指出了柔性磁敏材料和器件面向大规模生产和应用面临的挑战。原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202311996。

宁波材料所杨华礼副研究员为论文第一作者，巫远招副研究员、刘宜伟研究员和李润伟研究员为论文通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金（51931011、 52127803、62174165、U20A6001、M-0152、U22A2075、51971233）、中国科学院青促会（Y2022080）、浙江省“尖兵”“领雁”研发攻关计划项目（2022C01032）、浙江省自然科学基金（LD22E010002、LD24E010001）、宁波市自然科学基金（20221JCGY010312）、宁波市重点研发项目（2023Z097）、中国博士后科学基金（2022M723251）等项目的资助。

图1 柔性磁敏材料、器件和可穿戴应用

（磁性材料与器件实验室 杨华礼）