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面向电子皮肤的智能材料构建策略

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
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

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
柔性电化学传感器的材料选择研究进展

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
柔性可穿戴碲化铋基热电器件的研究进展

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
DNA水凝胶的构建及柔性电子应用

DNA水凝胶的构建及柔性电子应用

摘要：水凝胶材料能有效提升柔性电子器件与人体组织的相容性，在智能穿戴、健康监测和人机接口等研究领域展现了巨大的应用潜力. 然而，传统的水凝胶材料难以在器件界面进行原位无损的结构调控，同时也缺乏对多类型生化刺激的识别响应能力，这制约了水凝胶柔性电子器件的高性能构筑和多功能应用. DNA水凝胶制备工艺温和，结构精确可控且具有丰富的生化识别响应性，是柔性电子器件功能化的理想材料之一. 本文着重介绍了DNA水凝胶的材料特性及其柔性电子器件应用的研究进展. 首先介绍了纯DNA水凝胶和杂化DNA水凝胶的制备方法，以及面向多类型功能界面的构筑策略. 通过对DNA水凝胶力学特性、识别响应性和生物相容性的深入分析，展示了其在器件功能调控和生物医学应用方面的重要价值. 其次，详细探讨了DNA水凝胶功能化的柔性电子器件在传感、储能和显示等方面的研究进展，展现了其在人体健康监测和智能穿戴领域的应用前景. 最后，对DNA水凝胶在柔性生物电子领域的未来发展进行了展望.
光电 2024年10月29日
准二维蓝光钙钛矿发光二极管的研究进展

准二维蓝光钙钛矿发光二极管的研究进展

摘要：蓝光钙钛矿发光二极管（PeLEDs）是钙钛矿全彩显示和白光照明技术快速发展的核心技术瓶颈。准二维钙钛矿可利用层数调控和量子限域效应实现蓝光发射，还可借助其疏水有机配体显著提升膜层和器件的稳定性，已成为钙钛矿领域的研究热点。本综述总结了准二维蓝光PeLEDs 在组分工程、膜层工艺及器件优化方面的进展，分析了准二维蓝光PeLEDs 面临的挑战，展望了效率提升途径，并概述了未来研究方向和解决方案。
光电 2024年10月23日
激光融合制造及在柔性微纳传感器的应用（特邀）

激光融合制造及在柔性微纳传感器的应用（特邀）

摘要:柔性微纳传感器的新兴发展对先进制造技术提出了更高要求。其中，激光融合制造充分集成激光增材、等材、减材加工形式，凭借高精度、非接触、机理丰富、灵活可控、高效环保、多材料兼容等特点突破了传统制造在多任务、多线程、多功能复合加工中的局限，通过激光与物质相互作用实现跨尺度“控形”与“控性”，为各类柔性微纳传感器的结构-材料-功能一体化制造开辟了新途径。本文首先分析激光增材、等材与减材制造的技术特点与典型目标材料，展示激光融合制造的技术优势，接着针对近年来激光融合制造在柔性物理、化学、电生理与多模态微纳传感器中的典型应用展开讨论，最后对该技术面临的挑战以及未来发展趋势进行了总结与展望，通过多学科交叉互融，开辟柔性微纳传感器制造新路径，拓展激光制造技术的应用场景。
光电 2024年10月22日
光学超晶格:从体块到薄膜

光学超晶格:从体块到薄膜

摘要:光学超晶格是一种基于准相位匹配技术的非线性光学材料。通过铁电畴工程研制出不同微结构的光学超晶格,可以实现高效灵活的非线性频率转换,并对光场进行多维调控。光学超晶格的基质材料,经历了从体块到薄膜的发展,伴随着两种材料体系超晶格制备技术的突破,催生了激光变频技术、非线性光场调控和多功能集成光量子芯片等重要应用。
光电 2024年10月16日
高精度激光共焦半导体晶圆厚度测量

高精度激光共焦半导体晶圆厚度测量

摘要：针对半导体晶圆厚度的高精度非接触测量问题与需求，提出了基于激光共焦的高精度晶圆厚度测量方法。该方法利用高分辨音圈纳米位移台驱动激光共焦光探针轴向运动扫描，利用激光共焦轴向响应曲线的峰值点对应物镜聚焦焦点的特性，分别对被测晶圆上下表面进行高精度瞄准定位；通过光线追迹算法精确计算出晶圆表面每个采样点的物理坐标，实现了晶圆厚度的高精度非接触测量。基于该方法构建了激光共焦半导体晶圆厚度测量传感器，实验和分析表明，该传感器的轴向分辨力优于5 nm，轴向扫描范围可达5. 7 mm，6 种晶圆厚度测量重复性均优于100 nm，单次测量时长小于400 ms。将共焦定焦技术有效地应用于半导体测量领域，为晶圆厚度的高精度、无损在线测量提供了一种新技术。
光电 2024年10月09日
触觉传感器与电子皮肤研究进展

触觉传感器与电子皮肤研究进展

摘要：触觉传感器是机器人与环境交互的重要元件，是机器人与环境之间不可或缺的介质。近年来，触觉传感器在医疗设备、生物力学、健康监测等领域的应用成为研究热点。文中回顾了过去50年来国内外机器人触觉传感技术的研究情况及成果，介绍了不同传感机理的触觉传感器及其特点以及仿生触觉传感器电子皮肤的研究现状，指出了触觉传感器全柔性化、多功能化、自供电的未来发展方向。
光电 2024年10月08日