科研动态 | 邹贵付教授团队AM：分子铁电体用于低频声音识别的高灵敏度检测
【研究背景】
低频声音广泛存在于我们的日常生活中，包括工业机械、建筑活动、车辆以及家用电器等。这些声音会对人的身体健康产生不利影响，并导致头晕、头痛、恶心和情绪变化等症状。然而，人类听觉对低频声音（低于100 Hz）是相对不敏感，因此需要能够检测此频段声音的传感器。基于压电效应的声学传感器提供了一种无需外部电源即可将声波转换为电信号的有效方法。然而，压电材料在声音传感器应用中面临挑战：一方面，压电陶瓷因高弹性模量导致固有频率较高，难以有效捕获低频声音；另一方面，有机压电材料因压电系数较低，导致灵敏度不足。因此，压电声学传感器对低频声音的灵敏度较低。
【研究内容】
针对上述问题，邹贵付教授与合作团队在期刊Advanced Materials上发表题为“Molecular Ferroelectrics for Highly Sensitive Detection Toward Low-Frequency Sound Recognition”的相关研究成果。
图1 分子铁电声音传感器对低频声音的高灵敏度检测
该研究工作构建了一种分子铁电声音传感器，以静电纺丝分子铁电纳米纤维作为压电活性层，具有高的孔隙率和大的比表面积，使之能充分接触并检测声波。在本研究中，利用分子铁电的低弹性模量和高压电系数等优点，赋予传感器低固有频率和高输出性能的优势，使其对低频声音表现出优秀的灵敏度，在 87 Hz 时实现了47.43 mV Pa-1 cm-2的灵敏度，同时具有出色的频率分辨率（0.1 Hz），能够准确检测和区分低频声音。除了低频检测能力外，该传感器还可以识别各种来源的声音信号，例如乐器、音乐、语音和心跳。本研究证明了分子铁电在声音探测领域的潜力，包括低频噪声检测、心跳健康监测和语音识别等场景。
图2 分子铁电声音传感器的频率分辨率和声音识别
【研究发表情况】
全文链接
https://doi.org/10.1002/adma.202409251
作者及团队链接
https://ae.sysu.edu.cn/teacher/ZouGuifu
https://www.x-mol.com/groups/Zou_Guifu
【项目支持】
该研究工作得到国家杰出青年科学基金（52325309），国家重点研发计划（2024YFA1509300），国家基础科学中心（22488101），国家自然科学基金（21991142、22175082、22405040），广东省高等学校功能分子工程基础研究卓越中心和中山大学绿色化学与分子工程研究院等项目支持。
