随着深海探索不断深入，传统刚性压力传感器难以适配曲面安装、易脆裂，而常规柔性传感器在高压水下易失效、量程不足。针对这一痛点，山东省智能感知芯片与系统重点实验室李俊漾副教授团队联合厦门大学高立波教授团队成功研发一款高线性、超宽量程柔性离子型压力传感器，检测范围突破4 MPa，可承受近500米深海水压，在潜艇状态监测、深海无人潜航器感知、水下设备安全验证等场景展现重要应用价值，相关成果以“An iontronic pressure sensor with high linearity and ultrawide range over 4 MPa for submarine pressure monitoring”为题，发表于国际化工领域顶级期刊Chemical Engineering Journal，实验室团队在读硕士研究生于龙飞同学为共同第一作者。

该传感器以仿人类皮肤结构为设计思路，打造出双离子层柔性离子压力传感器，突破深海高压下柔性传感的技术瓶颈。其采用高弹性“TPU基底+离子液体海绵+印刷离子膜”复合结构，电极选用溅射铬/金的镍布，兼顾导电性与结构稳定性。测试数据显示，传感器核心性能达到国际领先水平，检测量程超4 MPa、灵敏度10.794 kPa⁻¹、线性度 R²=0.999，最低检测限仅26.5 Pa，响应与恢复速度均达20毫秒，历经4500次压力循环无明显信号漂移，稳定性优异。

通过PDMS全包裹封装，该传感器可承受5 MPa水压（约500米深海），成功在厦门大学海洋水池完成3米水深升降、水下撞击振动等实景测试，能精准捕捉不同深度水压变化，还可识别水下设备微小振动与碰撞信号，为无人水下航行器（UUV/AUV）、潜水装备提供实时压力与状态监测。在低压应用场景，团队集成无线传输电路，开发出潜艇舱室无线柔性密码加密系统。基于9键传感器阵列，结合机器学习实现84种密码组合精准识别，分类准确率100%，可用于潜艇舱门、舰船安全舱的身份核验，保障水下装备安全。

该传感器支持丝网印刷与激光切割规模化制造，尺寸可从1cm×1cm定制至50 cm×15 cm，形状灵活可调，能无缝适配各类海洋平台。这款传感器突破了柔性传感在深海高压环境的应用限制，为海洋环境监测、深海装备运维、海洋生物观测提供全新技术方案。

论文链接：

An iontronic pressure sensor with high linearity and ultrawide range over 4 MPa for submarine pressure monitoring - ScienceDirect

图 1. 传感器的整体应用及制作流程。（a）传感器的整体应用场景设计；（b）传感器的分层结构图及详细制造流程；（c）传感器的尺寸和形状定制。

图 2.传感器性能。（a）不同电极的对比；（b）不同离子液体浓度的对比；（c）有无印刷离子膜的对比；（d）传感器灵敏度；（e-f）传感器在不同压力下的输出；（g）传感器的检测限；（h）传感器的响应和恢复时间；（i）传感器性能对比；（j）传感器在 4500 次加载-卸载测试下的输出。

图 3. 传感器结构。（a）镍的扫描电子显微镜图像；（b）海绵的扫描电子显微镜图像；（c）海绵的能谱分析图像；（d）不同压力下海绵压缩模拟图、实际图以及面积变化图；（e）传感器结构示意图。

图 4. 传感器的低压应用。（a）系统设计；（b-c）T-SEN 聚类结果；（d）神经网络结构图；（e-f）神经网络训练过程中的准确率和损失曲线；（g）测试集混淆矩阵。

图 5. 传感器高压测试应用。（a-b）不同水压下测试系统及传感器的输出情况；（c-d）无人水下航行器下潜至 3 米并上升至水面时的示意图及传感器输出情况；（e-f）无人水下航行器受到振动时的示意图及传感器输出情况。