基于纳米通道离子选择性的水电解设备不仅在发电方面表现出色，还在离子检测方面展现出了令人惊叹的潜力。在数百纳米的尺寸下的纳米通道具有交叠的电双（EDL），可以通过电性（正电或负电）和电量对离子进行传感响应。然而，单维电压信号的特异性通常对应于总离子浓度，要实现浓度和离子种类的双模解耦仍然是一个挑战。

图1. 仿生的可编程离子纳米通道设计以及构筑的二维离子响应面

针对上述问题，受哺乳动物机械力刺激Piezo1离子通道的生物学机制启发，中国科学院苏中国科学院苏州州纳米技术与纳米仿生研究所张珽/李连辉团队通过分子耦合界面设计开发了一种可拉伸的水伏发电装置，实现了应变诱导的可编程选择性离子传感。基于这种通过应变诱导的离子传感平台对纳米通道的精确调节，（1）验证了纳米通道尺寸与流体传输效率，以及离子选择性之间的构效关系，（2）证明了纳米通道中双电层屏蔽引起的离子选择性效应，（3）构建了二维离子响应面数据集，通过卷积神经网络（CNN）和 MATLAB 工具实现超过 97%准确率的离子种类/浓度信息解耦。

相关工作以A Flexible Hydrovoltaic Device with Strain-Induced Ion Selectivity为题发表在Advanced Functional Materials。中国科学院苏州纳米所博士后王明序为文章第一作者，李连辉副研究员和张珽研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和中国博士后科学基金等基金的资助。

https://doi.org/10.1002/adfm.202508734