加拿大英属哥伦比亚大学的John D. W. Madden（通讯作者）等人提出了一种离子型压电方法，可基于水凝胶响应压力梯度直接产生离子电流（即离子压电效应，piezoionic effect）。在该研究所设计制备的水凝胶中，阳离子和阴离子的迁移行为不同，因此当被挤压时水凝胶可形成离子梯度并产生电压。由此产生的离子电流具有变化范围较宽的持续时间（从毫秒级别到数百秒级别），并且可发挥直接的神经调节和肌肉兴奋作用。阳离子和阴离子的迁移差异还可决定信号放大程度和持续时间，而同时，具有固定电荷梯度的图案化水凝胶薄膜可提供接近细胞电位的电压补偿，因此结合这两种效应，研究创造的自供能超软离子压电机械感受器可产生比摩擦纳米发电和压电器件高4-6个数量级的电荷密度，有望为设计仿生感知接口提供新的思路。本文第一作者为Yuta Dobashi，研究成果以题为“Piezoionic mechanoreceptors: Force-induced current generation in hydrogels”发表在国际著名期刊Science上。