新时期我国信息与电子领域工程科技发展研究

摘要:信息与电子领域作为国家高科技领域之一,已成为各国战略必争之要地。为更好推动我国信息与电子领域发展,本文通过文献分析及访谈调研等研究方法,梳理总结了我国信息与电子领域的发展优势及短板,分析研判了新形势下我国建设世界科技强国对信息与电子领域提出的关键要求,面向我国重大发展战略需求,研究提出了我国信息与电子领域发展战略构想,并从战略谋划、体系发展、双链融合、人才发展四个层面研究提出了推进我国信息与电子领域工程科技发展的对策建议,即实施系统性战略规划,强化信息与电子领域体系化布局发展;夯实基础、超前谋划,提升信息与电子领域底层支撑与前沿引领能力;聚焦网络强国、数字中国建设,加速推进产业链和创新链双链融合;重视信息与电子领域工程科技人才培养和基础研究人才队伍建设,以期助力我国信息与电子领域高质量发展。

智慧动物与电子科技交互:现状与展望

摘要:人类与动物的交互合作自古以来就有着悠久的历史,伴随着智能芯片、可穿戴设备和机器算法的快速发展,智慧动物与电子科技的交互成为了现实。如今,人类可以借助电子系统与动物进行沟通、感知和控制。这类电子设备的目标在于实现以动物为中心的工作模式,从而提升人类对动物的理解,最终促进动物智能和创造力的发展。本文将中型、大型动物作为研究对象,以发展其能力增强为目标,提出了“智慧动物增强系统”的构想。该构想用以描述这类装置的特性,并对现有的动物与计算机接口解决方案进行了全面综述。总的来说,智慧动物增强系统主要分为植入式和非植入式两类,均由接口平台、感知与解读、控制与指示三部分构成,并通过不同层次的增强系统和架构模式,从而实现人与动物的智慧交互。尽管已有的智慧动物增强系统仍然缺乏完整独立的交互系统架构,但在未来的发展中,智慧动物增强系统具备良好的前景和发展空间,不仅可以用于替代尖端设备和运输设备,还有望通过智慧共联实现跨物种的信息交互。同时,智慧动物增强系统可以促进人与动物的双向交互,对动物伦理和生态保护的发展也将产生重要的推动作用。更为重要的是,基于动物主体的交互模型开发能够为设计人机交互系统提供可借鉴的研究经验,从而有助于更高效地推进人机结合宏伟目标的早日实现。

基于电化学的可穿戴汗液传感器的研究进展

摘要:汗液包含着丰富的生理相关信息,通过对这些信息的分析检测或可达到对人体健康实时监测的目的。基于电化学的柔性可穿戴汗液传感器具有设备简单、小型化、便于集成、灵敏度高、响应快、多通道检测等优点,近年来得到了快速发展。便携式的可穿戴汗液传感器可广泛应用于生理信息采集、运动监测、疾病预防等生物医学领域,具有广阔的市场应用前景。基于可穿戴电化学汗液传感器的工作原理,本文主要从制备技术、电极材料和集液装置三个方面评述了最近的研究工作和进展,并对可穿戴式汗液传感器在个性化医疗保健发展中的机遇和挑战进行了展望。

可穿戴盲文识别装置研制

摘要: 设计了一款基于柔性压力传感器阵列的可穿戴盲文识别装置,以满足视障人士和盲人的信息交流。装置由柔性4×4压力传感器阵列、数据采集模块、上位机软件、语音播报模块和电源构成。该装置中的压力传感器采用二维纳米材料石墨烯油墨,利用精密印刷工艺制作而成,能准确感知压力信号。信号采集模块基于STM32f103c8t6微控制芯片和可靠的电路设计,实现对16个传感点压力信号的采集、转换和计算。上位机软件接收蓝牙传输的数据,实时显示传感点压力值和压力分布映射。语音播报模块对传感点压力分布映射进行盲文信息识别,结果以语音形式播报。该装置可有效识别英文字母和简单的单词。

过渡金属纳米异质材料在超级电容器中的应用

摘要:超级电容器因其具有高功率密度、快速充放电性能、超长的循环寿命的优点被广泛应用。过渡金属磷化物(TMPs)和层状双金属氢氧化物(LDHs)作为电极材料,具有大比表面积和良好的电化学活性等优点,但TMPs的倍率性能和LDHs导电性较差。将TMPs和LDHs复合形成异质结构来实现二者的协同效应,从而能够提高电容器的功率密度和循环寿命。综述了TMPs、LDHs及其构建的异质结电极材料的制备方法,与其在超级电容器方面的应用,并展望了其今后的研究发展方向和未来的应用前景。

单晶CVD金刚石的制备方法及提高其生长速度的新思路

摘要:化学气相沉积(CVD)金刚石是一种人造碳功能材料,不仅具有优异的综合性能,还可以被制作成二维或三维的形态,在电子/电力、量子信息等领域有着巨大的应用价值和广阔的应用前景,被认为是21世纪重要的材料之一。为促进CVD金刚石这种新型材料产业化制备大幅度发展,尽快满足新兴领域和社会生活进步的需求,本文围绕提高该类材料的生长速度这一工程核心问题,通过对CVD金刚石制备原理和现有技术特点的总结,分析出目前CVD金刚石制备效率低下的原因不仅在于现有技术制备工艺的低效,更为重要的是解决问题的研究思路存在着局限性。因此,提出了将研究思路从“探寻关键激元”转移到“遵从晶体生长控制规律”来提高金刚石生长速度的建议,并着重探讨了温度梯度对决定晶体生长速度起关键作用的传质效率的影响。

碳点基电致发光器件研究进展

摘要:荧光碳点(CDs)具有原料广泛、无毒无污染、发光颜色可调、低成本和生物相容性等优异特点,在发光领域具有广阔的应用前景。近年来,基于CDs的电致发光器件已经取得了不错的成就。本文总结了基于CDs的电致发光器件的最新进展,并且重点论述了合成高效CDs和调控器件结构以获得高性能器件的可行性策略。此外,结合CDs在电致发光器件应用中的发展现状以及未来需求分析,本文对实现高性能CDs基电致发光器件进行了展望。

氮化铝粉体工程的研究进展

摘要:电子技术微型化、轻型化、高集成和大功率的发展,对基板和封装材料提出更高要求。氮化铝陶瓷具有高导热性、绝缘性、热膨胀系数与半导体硅相近、机械强度高、化学稳定性好、无毒无害等优良特性,是理想的基板材料之一,具有很好的发展前景。高质量氮化铝粉体是制备高性能氮化铝陶瓷的关键。本文分别归纳介绍了微米/纳米氮化铝合成的新技术、新方法及其研究进展,并展望了氮化铝粉体合成的发展趋势。

铜基板面积、焊锡和导电铜箔厚度对高功率密度LED极限光电性能的影响

摘要:高功率密度LED器件能实现传统光源和普通 LED 器件无法实现的诸多功能,将半导体照明技术链推向了一个崭新的高度。在实际应用中,单颗 LED 器件需要在数百瓦及近100 A电流下工作,铜基板面积、焊锡和导电铜箔厚度均会对该类型 LED 器件的极限光电性能这一关键指标产生显著影响。本文将单颗极限电功率为300W和200 W的两种规格的LED蓝光和白光器件,分5μm、100μm 和200μm 三个焊锡厚度,分别贴片焊接在直径为 20 mm、25 mm和32 mm 三种不同面积的热电分离铜凸台基板上,测试了当散热器温度分别为25℃、50℃、75 ℃和100℃时蓝光LED 器件光功率、白光LED光通量及其灯板导线焊点间的电压随电流的变化。同时,还研究了铜基板的导电铜箔厚度分别为70μm 和140 μm 时,极限电功率为 150 W 的蓝光LED 器件的 I-L 特性和 I-V 特性,并对其极限发光进行了研究。研究结果表明,焊锡厚度、铜基板面积和导电铜箔厚度均会对 LED的极限发光强度和工作电压产生明显影响;减小焊锡厚度和增加铜基板面积能显著提高高功率 LED器件的极限光强,P110和 T90两种规格蓝光 LED 器件极限光功率的提升幅度高达16% 和19%,白光器件极限光通量的提升幅度均高达15%左右;当铜箔厚度由70μm增加到140μm、散热器温度为25℃时,P70蓝光 LED的极限光功率提升幅度为 9.2%,50 ℃和75℃时极限光功率提升幅度为12.9%,100℃时极限光功率提升幅度为16.4%。

蓝宝石/石墨烯衬底上蓝光LED外延生长及光电性能

摘要:对在蓝宝石/石墨烯衬底上生长 LED(Light-emitting diodes)外延的方法及其对光电性能的改善进行了探 究。研究结果表明,蓝宝石/石墨烯衬底具有更低的位错密度,螺位错和刃位错比传统样品分别减少了15.3%和70.8%。拉曼测试也表明蓝宝石/石墨烯样品受到的压应力小于传统样品。元素分析结果表明,有源区量子阱生长情况较好,In和 Ga元素均匀地分布在量子阱中,未发生相互扩散的情况。光电性能测试结果发现,无论是在工作电流还是饱和电流下,蓝宝石/石墨烯样品的LOP(Light output power)都大于传统样品,工作电流和饱和电流下LOP分别增加了18.4% 和 36.7%,并且效率下降较传统样品有所改善,相较于传统样品效率下降减少了9.9%。从变温测试结果可以得到,蓝宝石/石墨烯样品也表现出较低的热阻、结温和较小的波长偏移,其平均热阻比传统样品低了5.14℃/W。结果表明,在蓝宝石/石墨烯衬底上外延生长的样品对器件的光电性能和散热性能等都有较大的提升。