兰州大学材料与能源学院刘书海青年教授研究团队提出阻抗解耦策略用于提高自供能传感系统中的传感精度，实现实时多模态传感。相关成果以“Impedance decoupling strategy to enhance the real-time powering performance of TENG for multi-mode sensing”为题于2025年7月1日发表在国际权威期刊《Nature Communications》（DOI: 10.1038/s41467-025-61166-6），为自供能多模态传感技术的应用迈出关键一步。

随着物联网和5G技术的快速发展，由环境能量供电的自供能传感技术日益受到关注。然而，自供能传感系统中发电机与传感器、传感器与传感器之间存在阻抗耦合效应，导致该系统测量的传感精度难以满足实际应用需求。针对这一问题，研究团队提出了一种阻抗解耦策略（Impedance decoupling strategy，图1），在电路中引入小阻值固定电阻构成分流电路，有效稳定了分流电路和传感器网络的整体阻抗，从而消除了系统内部的阻抗耦合效应。该策略显著提升了发电机为传感器实时供电的性能，进而确保了系统的传感精度。实验结果显示，基于该策略构建的自供能传感系统可实现实时多模态传感，且相对测量误差低至–4.6%（图2）。这项工作为设计自供能多模态传感系统提供了有益的探索，有助于其实际应用。

图1.阻抗解耦策略的工作原理

图2. 基于阻抗解耦策略的自供能实时多模态传感演示

基于该阻抗解耦策略构建的自供能多模态传感系统，适用于偏远无人区、军事战场等极端环境下的长期部署，其独特的自供能特性和实时多模态传感功能将为生态网络监测的构建、自然灾害早期预警及战场形势感知等关键领域提供技术支撑。研究团队成员刘书海表示：“该策略有效解决了自供能传感系统中的阻抗耦合难题，为自供能传感系统的构筑提供了新思路，未来有望结合多种能量收集手段，构建全天候无人值守多模态传感网络。”

研究工作由兰州大学材料与能源学院博士研究生孙浩（第一作者）、夏毓萱（共同第一作者）和职锦燕（共同第一作者）等合作完成，刘书海青年教授和秦勇教授为本文通讯作者。研究得到国家自然科学基金、甘肃省自然科学基金和科技部国家重点研发计划项目支持。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-61166-6