电子鼻技术及其应用研究进展

摘要：电子鼻（Electronic nose，E-nose）技术作为一种有效的嗅觉模拟与气体识别的方法被广泛应用。电子鼻系统由气体传感器阵列组成，利用其交叉敏感性对气体进行检测。电子鼻系统利用机器学习算法，对气体进行定性定量分析。传统的机器学习算法在电子鼻系统中的应用已经成熟，如今深度学习算法也慢慢在电子鼻系统中应用。电子鼻系统具有选择性高、精密度好、反应快速、稳定性和延展性好的特点，被应用于包括有毒气体检测、空气质量管理、食品新鲜度和质量预测等方面。本文从气体传感器阵列的组成、信号采集与处理单元、模式识别算法的分类以及电子鼻系统在实际中的应用等方面综述了电子鼻系统气体识别的最新研究进展，最后对电子鼻系统气体识别目前所存在的问题以及发展前景进行了总结和展望。

光电 2024年12月09日 1 点赞 0 评论 303 浏览

液态金属在电子热控中的应用进展与挑战

摘要：液态金属作为当下科学和工业前沿的璀璨明珠，不仅是实际应用中不可或缺的重要组成部分，更是一个充满未知奇迹的探索领域。其独特的物理性质使得它在电子热控方面备受瞩目。文中剖析了热控应用中至关重要的典型液态金属的物理参数和性能，深入挖掘了液态金属在电子热控中的应用场景，介绍了它作为热界面材料、相变储能材料和循环工质的现状和研究进展，并进一步阐述了液态金属在电子热控应用中面临的主要技术挑战，提出了应对这些技术挑战的技术途径，指出了液态金属未来的研究方向。

光电 2024年12月03日 1 点赞 0 评论 168 浏览

单晶金刚石衬底超精密加工损伤层无损测量与表征

摘要：针对超精密加工后单晶金刚石衬底表面损伤层具有超薄(试验仅几个纳米)且透明的特点，提出一种基于光谱椭偏的测量和表征方法，实现衬底损伤层厚度和折射率的无损测量和表征。首先，建立“粗糙层+纯基底”两层光学模型，利用离散型穆勒矩阵椭偏测量模式测量加工前籽晶衬底，分析测量数据获得其光学常数，作为后续加工损伤层椭偏数值反演的基础，以避免损伤层与衬底间椭偏参数耦合；然后，根据衬底加工后的特征，建立“粗糙层+损伤层+纯基底”三层光学模型，采用多点拟合分析策略，在此基础上，实现粗磨和精磨两个典型加工阶段金刚石衬底损伤层的无损表征，并进一步探究单面磨削和双面磨削损伤层差异。结果表明，籽晶折射率与金刚石折射率理论值接近，且随波长的变化趋势一致，说明测量模式和拟合策略可行；粗磨后衬底损伤层的厚度和折射率均高于精磨后衬底损伤层的厚度和折射率；双面磨削与单面磨削损伤层的折射率在红外波段基本一致，在紫外-可见波段具有差异。损伤层厚度椭偏测量结果与透射电子显微镜(Transmission electron microscope，TEM)测量结果进行比对分析，验证椭偏测量方法的准确性。所提方法可无损测量单晶金刚石衬底超薄损伤层厚度和折射率，表征超精密加工后衬底表面质量，有助于金刚石衬底超精密加工过程的工艺优化。

光电 2024年12月02日 1 点赞 0 评论 101 浏览

II~VI族半导体纳米晶体的手性研究前沿

摘要：近年来, 手性II~VI族半导体纳米晶体因其独特的光电性能和手性诱导电子自旋选择性特点而受到广泛关注. 手性是一种对称性破缺现象, 可通过以下几种方式诱导纳米晶体的手性: (1) 连接手性配体; (2) 形成手性晶格; (3) 形成手性形貌; (4) 手性组装排列; (5) 多级手性及手性放大. 在手性诱导过程中, 由于更小尺寸的纳米晶体——量子点的量子限域效应, 其物理化学性质可随尺寸、形貌、组成和晶型进行调控, 可以使其在紫外-可见-近红外光区域内表现出手性消光和圆偏振发光等特性. 此外, 几何参数如形状各向异性、晶格失配和表面不对称性在调节手性纳米结构的手性响应中也扮演着关键角色. 因此, II~VI族手性半导体纳米材料在纳米光子学应用中的根本挑战是对纳米尺度的立体合成的完全控制, 并从实验和理论两方面阐明不同维度手性的发生机制. 本综述介绍了过去十几年来手性半导体纳米晶体, 从控制合成到手性起源探索和潜在应用方面的最新研究进展, 并提出了新的材料合成策略和理论改进论点, 为新兴的跨学科领域如圆偏振发光、自旋电子学和基于手性的医疗诊断纳米器件应用等提供新思路.

光电 2024年11月29日 1 点赞 0 评论 129 浏览

多材料体系三维集成光波导器件

摘要：随着高速光通信、智能光计算和灵敏光探测等领域的快速发展，光子集成系统正成为重要发展趋势，其对于单元器件性能、系统集成度和可拓展性提出了更高的要求。多材料体系三维集成技术突破了传统单一材料体系的器件性能限制以及二维加工与集成技术的面积与集成度限制，有望实现高速率、高效率、高密度以及低功耗的新型光电集成系统。本文围绕三维堆叠技术和飞秒激光加工技术这两类主要的多材料体系三维集成光波导技术，首先介绍了基于层间耦合器的三维光学耦合技术与三维集成光波导器件，然后介绍了基于三维堆叠技术的光电融合集成器件（光发射机/接收机、波分复用收发器、光互连模块），进一步介绍了基于飞秒激光直写技术的三维集成光波导器件（偏振复用器、模式复用器、扇入/扇出器件、拓扑量子器件）。这些三维集成技术为提升系统性能、提高系统集成度以及降低系统功耗提供了有效的解决方案，从而在先进光通信和光信号处理等领域具有广泛的应用前景。

光电 2024年11月28日 1 点赞 0 评论 84 浏览

智能可穿戴柔性压力传感器的研究进展

摘要：柔性压力传感器可以附着在人体皮肤感知外界压力信号，且具有传感范围广、响应时间短、灵敏度和耐久性高等特点，因此被广泛应用于电子皮肤和人机交互等领域。柔性压力传感器通常由柔性基底、活性材料、导电电极组成。其中，一种或多种活性材料通过与柔性基底复合形成传感材料，其受外界刺激产生的变形会引起阻值等变化，进而实现传感功能。此外，通过引入微结构可增加传感材料的可压缩性以及对微小压力的敏感度，提升传感性能。本文围绕薄膜和织物两类基底，综述了在其中掺杂碳基、金属基与黑磷基等活性材料的柔性压力传感器的研究，重点论述了不同传感器的制备方法、机电性能与应用场景，总结了各类传感器的优缺点。在此基础上，对未来智能可穿戴柔性压力传感器如何实现宽范围压力检测、商业化以及制作流程无毒化与长时期生物相容性实验等方面的研究做出了展望。

光电 2024年11月27日 1 点赞 0 评论 149 浏览

面向电子皮肤的智能材料构建策略

摘要：电子皮肤作为具有模仿人类皮肤感知功能的新型的柔性可穿戴传感器，具有轻薄、柔软、灵活等特点，可将外界刺激转化为不同的输出信号，近年来在健康监测、人机交互等领域展现出巨大的应用潜力。本文从构建电子皮肤的智能材料角度出发，对电子皮肤常用基体和导电填料及其几何结构构建等方面进行了综述，并基于电子皮肤应用所需面对的复杂环境对其生物相容性、黏附性、自修复性、自供电性等应用性能需求进行讨论，进而指出电子皮肤在研究过程中仍然存在对人体皮肤的综合感知性能差、制备工艺复杂且昂贵、感知刺激信号存在滞后性等问题，通过材料和结构优化提升电子皮肤基础性能，从而构建优异性能、多功能化、多种外界刺激同步检测成为电子皮肤发展趋势，并且在医疗诊断、软体机器人、智能假肢和人机交互等领域表现出极大的潜力。

光电 2024年11月26日 1 点赞 0 评论 115 浏览

柔性电子材料与器件在可穿戴传感领域的发展现状、挑战与创新策略

摘要：可穿戴材料与器件正朝着柔性、轻薄、无感、智能化和可长期佩戴等方向发展，以满足人体生理心理等个性化需求。这一趋势为运动健康监测领域带来了革新，并得到了学术界和工业界的广泛关注。然而，在满足人体个性化发展需求的同时，可穿戴柔性材料与器件本身也面临着机械鲁棒性、信号稳定性、软硬接口连接和生物相容性等性能方面的挑战。因此，本文旨在从实际运动健康监测需求的角度出发，讨论构建可穿戴柔性材料与器件的材料、结构和制备工艺。同时，深入探讨了其在机械、电气和生物性能等方面所面临的主要挑战因素及其解决路径。最后，预测了未来可穿戴柔性电子材料与器件的发展方向，包括全柔性集成、机械鲁棒性的增强、信号解耦与识别的高精度化、监测的稳定性与灵敏度、快速响应性、超薄无感设计、多模态信号处理以及智能化自适应反馈等。

光电 2024年11月25日 1 点赞 0 评论 115 浏览

柔性电化学传感器的材料选择研究进展

摘要：电化学传感器作为传统传感器的一种，具有效率高、响应性好和灵敏度高等优点。而柔性电化学传感器具有这些特点的同时，凭借其优异的柔韧性、拉伸性、可折叠性和电化学稳定性，被广泛应用于医疗卫生、环境监测和食品安全等方面。此外，该类传感器还具有方便携带、成本较低、灵敏度高和选择性好等特点。本文立足于柔性传感器活性材料的选择，从无机材料、有机材料、酶和天然材料入手，通过分析与总结近几年的研究成果，介绍材料的选择对电化学传感器性能的影响，重点阐述了不同材料在柔性电化学传感器方面的制备及应用，表明柔性电化学传感器在生产生活中发挥着不可替代的作用。最后对现阶段柔性传感器的研究应用存在的问题与挑战进行总结，并对其未来发展方向进行展望。

光电 2024年10月31日 1 点赞 0 评论 161 浏览

柔性可穿戴碲化铋基热电器件的研究进展

摘要：随着全球能源的消耗加剧，热电器件的开发应用成为解决能源消耗问题的有效途径之一，其中，碲化铋(Bi2Te3) 基柔性热电器件因在可穿戴领域逐步实现应用，得到了学界和业界的广泛关注。然而，受其材料成本较高、刚性结构等多方面因素的限制，Bi2Te3 基柔性热电器件难以在保持高效热电性能的同时，实现柔性可穿戴化应用。本文系统地阐述了当前Bi2Te3 基柔性热电器件在材料复合与柔性结构设计上的研究进展，特别是在柔性结构设计上，涵盖了块状、膜类及纱线型3 种结构。最后，总结分析了Bi2Te3 柔性热电器件未来可能面临的挑战与发展趋势，以期促进热电器件在可穿戴领域实现广泛应用。

光电 2024年10月30日 1 点赞 0 评论 104 浏览