Confronting the depletion of fossil energy and the pollution of chemical batteries, together with the rapid development of various portable electronic devices and the Internet of Things (IoT), there is an urgent requirement to develop high-performance, lightweight, and sustainable energy conversion and power supply devices. Currently, the flexible piezoelectric nanogenerator is a favourable candidate, which can be integrated with personal electronics and wireless sensors to realize sustainable energy for working with long time due to their excellent mechanical properties, good environmental adaptability and outstanding energy harvesting performance. Poly(vinylidene fluoride) (PVDF) and its copolymers, as the most flexible piezoelectric polymer materials, have been widely concerned and become the research hotspot because of their excellent flexibility, strength, easy processing and low cost. To date, significant progress has been made for PVDF based nanogenerators considering improving the output performance to meet the requirement of adapting to complex vibration environments (in vivo or in vitro). Hence, a critical review is presented to systematically summary the recent advance of flexible PVDF based piezoelectric nanogenerators in the aspects of incorporating various nanofillers, structural design, optimizing fabrication techniques and energy harvesting application. Finally, some existing challenges and future perspectives are outlined and discussed to facilitate the development of flexible piezoelectric PVDF based nanogenerators. It is hoped that this review can help researchers to gain a better overall understanding of this field and push forward it to a new stage.

A MEMS-based energy harvesting device, micro piezoelectric power generator, is designed to convert ambient vibration energy to electrical power via piezoelectric effect. In this work, the generator structure of composite cantilever with nickel metal mass is devised. Micro-electronic-mechanical systems (MEMS) related techniques such as sol–gel, RIE dry etching, wet chemical etching, UV-LIGA are developed to fabricate the device and then its performance is measured on vibration testing setup. The investigation shows that the designed device is expected to resonantly operate in low-frequency environmental vibration through tailoring the structure dimension. Under the resonant operation with frequency of about 608 Hz, a first prototype of the generator result in about 0.89 V AC peak–peak voltage output to overcome germanium diode rectifier toward energy storage, and its power output is in microwatt level of 2.16 μW.

Piezoelectric power generator made by microelectromechanical system (MEMS) technology can scavenge power from low-level ambient vibration sources. The developed MEMS power generators are featured with fixed/narrow operation frequency and power output in microwatt level, whereas, the frequency of ambient vibration is floating in some range, and power output is insufficient. In this paper, a power generator array based on thick-film piezoelectric cantilevers is investigated to improve frequency flexibility and power output. Piezoelectric cantilevers array has been designed and fabricated. The cantilevers array can be tuned to the frequency and expanded the excited frequency bandwidth in ambient low frequency vibration. Serial connection among cantilevers of the array is investigated. The prototype generator has a measured performance of 3.98 μW effective electrical power and 3.93 DC output voltage to resistance load. This device is promising to support networks of ultra-low-power, peer-to-peer, wireless nodes.

Abstract From typical electrical appliances to thriving intelligent robots, the exchange of information between humans and machines has mainly relied on the contact sensor medium. However, this kind of contact interaction can cause severe problems, such as inevitable mechanical wear and cross‐infection of bacteria or viruses between the users, especially during the COVID‐19 pandemic. Therefore, revolutionary noncontact human–machine interaction (HMI) is highly desired in remote online detection and noncontact control systems. In this study, a flexible high‐sensitivity humidity sensor and array are presented, fabricated by anchoring multilayer graphene (MG) into electrospun polyamide (PA) 66. The sensor works in noncontact mode for asthma detection, via monitoring the respiration rate in real time, and remote alarm systems and provides touchless interfaces in medicine delivery for bedridden patients. The physical structure of the large specific surface area and the chemical structure of the abundant water‐absorbing functional groups of the PA66 nanofiber networks contribute to the high performance synergistically. This work can lead to a new era of noncontact HMI without the risk of contagiousness and provide a general and effective strategy for the development of smart electronics that require noncontact interaction.

Abstract This paper studied and realized a flexible nanogenerator based on P(VDF-TrFE) nanofibers and PDMS/MWCNT thin composite membrane, which worked under triboelectric and piezoelectric hybrid mechanisms. The P(VDF-TrFE) nanofibers as a piezoelectric functional layer and a triboelectric friction layer are formed by electrospinning process. In order to improve the performance of triboelectric nanogenerator, the multiwall carbon nanotubes (MWCNT) is doped into PDMS patterned films as the other flexible friction layer to increase the initial capacitance. The flexible nanogenerator is fabricated by low cost MEMS processes. Its output performance is characterized in detail and structural optimization is performed. The device’s output peak-peak voltage, power and power density under triboelectric mechanism are 25 V, 98.56 μW and 1.98 mW/cm 3 under the pressure force of 5 N, respectively. The output peak-peak voltage, power and power density under piezoelectric working principle are 2.5 V, 9.74 μW, and 0.689 mW/cm 3 under the same condition, respectively. We believe that the proposed flexible, biocompatible, lightweight, low cost nanogenerator will supply effective power energy sustainably for wearable devices in practical applications.

Abstract Piezoelectric ultrasonic transducers have shown great potential in biomedical applications due to their high acoustic-to-electric conversion efficiency and large power capacity. The focusing technique enables the transducer to produce an extremely narrow beam, greatly improving the resolution and sensitivity. In this work, we summarize the fundamental properties and biological effects of the ultrasound field, aiming to establish a correlation between device design and application. Focusing techniques for piezoelectric transducers are highlighted, including material selection and fabrication methods, which determine the final performance of piezoelectric transducers. Numerous examples, from ultrasound imaging, neuromodulation, tumor ablation to ultrasonic wireless energy transfer, are summarized to highlight the great promise of biomedical applications. Finally, the challenges and opportunities of focused ultrasound transducers are presented. The aim of this review is to bridge the gap between focused ultrasound systems and biomedical applications.

Abstract High‐density neural recordings with superior spatiotemporal resolution powerfully unveil cellular‐scale neural communication, showing great promise in neural science, translational medicine, and clinical applications. To achieve such, many design and fabrication innovations enhanced the electrode, chip, or both for biocompatibility improvement, electrical performance upgrade, and size miniaturization, offering several thousands of recording sites. However, an enormous gap exists along the trajectory toward billions of recording sites for brain scale resolution, posing many more design challenges. This review tries to find possible insight into mitigating the gap by discussing the latest progress in high‐density electrodes and chips for neural recordings. It emphasizes the design, fabrication, bonding techniques, and in vivo performance optimization of high‐density electrodes. It discusses the promising opportunities for circuit‐level and architecture‐level multi‐channel chip design innovations. We expect that joint effort and close collaboration between high‐density electrodes and chips will pave the way to high‐resolution neural recording tools supporting cutting‐edge neuroscience discoveries and applications.

Patients in the intensive care unit (ICU) are highly susceptible to malnutrition, and while enteral nutrition via nasogastric tube is the preferred method, there is a risk of inadvertent reflux and aspiration. Therefore, clinicians have turned to nasointestinal tubes (NET) for enteral nutrition as an alternative option. But the precise localization of NET presents an ongoing challenge. We proposed an innovative approach to provide a valuable reference for clinicians involved in NET placement. Data were obtained retrospectively from the medical records of adult patients with a high risk of aspiration or gastric feeding intolerance who had a NET placed in the ICU of Zhejiang Provincial People's Hospital between October 1, 2017, and October 1, 2023. The collected data were subjected to statistical analysis using SPSS and R software. There were 494 patients who met the inclusion and exclusion criteria. The first-pass success rate was 81.4% (n = 402). The success of a patient's initial NET placement was found to be associated with Angle SPC and Distance CP, as determined by univariate analysis (25.6 ± 16.7° vs. 41.9 ± 18.0°, P < 0.001; 40.0 ± 26.2 mm vs. 62.0 ± 31.8 mm, P < 0.001, respectively). By conducting a multivariate regression analysis, we identified a significant association between pyloric types and the success rate of placing NET (OR 29.559, 95%CI 14.084–62.038, P < 0.001). Angle SPC, Distance CP, and the type of pylorus are independently associated with successful initial placement of NET. Besides, patients with the outside type of pylorus (OP-type) exhibit a higher rate of initial placement success.