［本站讯］近日，集成电路学院钱凯教授团队在自清洁牙齿咬合力传感器研究中取得新进展，相关成果以“A self-cleaning intraoral flex-occlusometer based on superhydrophobic capacitive sensors for dental health monitoring”为题，发表在Journal of Materials Chemistry A期刊（JCR Q1，IF: 11.9）。钱凯教授为论文通讯作者，集成电路学院孙鑫、戴子忆（共同通讯作者）和山东大学口腔医学院张子杰为论文共同第一作者，山东大学为该论文第一完成单位。

近年来，先进材料科学与数字技术的协同融合促进了健康监测和人机交互领域的范式转变。在牙科医学专业领域，咬合力的量化已成为牙髓治疗和颌面外科干预预后等一系列临床应用的重要诊断指标。然而，目前临床测量咬合力的方法面临侵入性、缺乏实时数据采集以及数据传输和分析方面的挑战。此外，高湿度、酸度和多细菌的口腔环境对传感器的力灵敏度和信号输出提出了挑战，固体污染物（如食物颗粒）的积累以及细菌及其副产品可能造成的生物污染，进一步使可靠、长期的咬合力监测设备的开发复杂化。研究表明，超疏水表面通过显著减小固液接触面积并利用Cassie-Baxter状态，具有卓越的防水和自清洁能力，在提高各种可穿戴传感器的性能和耐用性方面显示出不错的前景。为了充分满足牙科医学的需求，同时确保佩戴舒适性，将超疏水表面与3D结构电容传感器集成，开发能在口腔有限空间内检测大范围力的轻薄柔性传感器为这一挑战提供了一个很有前途的解决方案。

本研究提出了一种柔性咬力计，解决了在复杂口腔环境中监测咬合力的挑战。本研究利用糖模板法制备的三维PDMS具有较少的外部孔隙和丰富的内部孔隙。这种独特的结构，加上超疏水表面处理，制备了超疏水电容传感器，对2.5 mm厚的样品具有高达400 N的显著检测范围。优化后的多孔结构和超疏水表面协同作用，使其具有31.86 × 10^-3kPa^-1的高灵敏度，优异的耐久性（超过15000次稳定性循环测试），并有效降低了在富含水分的口腔环境中由液体污染、固体残留和生物污染引起的潜在误差。为了实现与牙科护理和研究的无缝集成，本文将超疏水电容传感器与定制设计的无线系统结合在一起。这种集成允许短期和长期监测和定量咬合力，促进数据传输，实时远程监测和交互式用户参与。此外，本文提出了牙科身份证的创新概念，它利用咬合力信号中固有的个体间差异作为一种面向隐私的输入或控制功能的手段。这种方法为特定输入和多媒体设备的远程控制提供了多种可能，展现了将咬合力监测与人机交互相结合的潜力。

钱凯教授团队长期聚焦于柔性“感存算一体化”忆阻器类脑神经芯片研究，主要包括忆阻器类脑芯片、柔性电极、生物组织修复及医疗健康监测智能传感器，并取得系列研究成果。