具有力-電耦合效應的柔性材料，在受到機械刺激或電場作用時能夠實現電信號和變形之間的相互轉換，在軟體機器人、人工肌肉、生物醫學等領域具有廣泛的應用前景。撓曲電效應作為一種常見的力-電耦合效應，不受材料對稱性限制，存在于所有的電介質中，包括高分子材料、生物材料、陶瓷材料、半導體等。但是，柔性材料的撓曲電響應通常比較微弱提高材料的撓曲電輸出從而實現大規模應用是一個廣受關注的前沿性課題。

為了突破這一局限，北航研究團隊首次建立了多孔微結構材料撓曲電效應的理論模型，設計并實現了柔性多孔材料的超高撓曲電輸出，系統地揭示了多孔材料撓曲電效應的力學和物理規律。基于理論指導設計了一種分層扭轉的多孔柔性聚合物復合材料，實現了在載荷作用下撓曲電輸出比基體材料高10000倍，發明了應變梯度發電機，可為手機、藍牙耳機等供電，展示了柔性多孔材料優異的力-電耦合性能及其在俘能、傳感等領域的應用潛力。

研發團隊發現了天然多孔材料一植物絲瓜絡的巨撓曲電效應，建立了力-電耦合模型，揭示了其力-電耦合機制，實現了具有最高比密度等效壓電系數的優異性能，展示了這種天然生物材料作為綠色環保的柔性發電機及其他智能器件的應用實例和前景。絲瓜絡具有類似海綿的形貌，其內部呈現出不同尺度的二級孔隙結構:一級結構由絲瓜絡韌帶交織的宏觀多孔組織構成，另一級是由絲瓜絡韌帶內部的蜂窩狀管束組成的微觀通孔結構。這種特殊的二級多孔結構賦予絲瓜絡輕質、小尺寸的微結構易產生高應變梯度的特性，為巨撓曲電響應提供了有利條件。

絲瓜絡展現出優異的力-電耦合性能，其撓曲電電流隨宏觀載荷的周期變化而實時輸出，且信號峰值穩定，比質量撓曲電流超過人造復合材料海綿的4.5倍。與目前文獻中報道的典型的壓電材料比，絲瓜絡具有最高的比密度等效壓電系數，該系數超過常見壓電材料-PVDF的50倍、是PZT的10倍。研發團隊還展示了絲瓜絡作為綠色智能傳感器，用于檢測機械變形、傳感壓力，識別聲音/音節等;同時，也可以作為應變梯度發電機，經過對60x20x6mm3的絲瓜絡按壓幾分鐘后，其將機械能轉換為電能，輸出撓曲電流點亮了6個LED。作為綠色、環保、產量大，且價格低廉的天然材料，絲瓜絡優異的力-電響應性能使其具有作為智能器件應用的巨大潛力。