柔性可穿戴传感与智能识别技术研究进展

摘要:柔性可穿戴传感器件能与人体稳定集成, 具有多生理参数和运动参数连续动态测量能力, 可在健康监测、运动监控、精准医疗、人机交互等领域发挥重要作用。柔性可穿戴传感器件与人工智能技术的结合, 充分展示了利用连续动态多参数信号测量的进行疾病、动作、语音等判定与识别的优势。本文通过介绍柔性可穿戴器件在物理信号、化学信号和图像信号传感中应用, 从硬件平台和数据处理分析技术两方面介绍了柔性可穿戴器件与人工智能结合的方法和进展, 展示了基于柔性可穿戴传感系统的智能识别技术, 分析了柔性可穿戴传感与智能识别技术在柔性化集成、数据传输、能源供应等方面面临的诸多挑战, 并对未来发展趋势进行了展望。

熔盐辅助镁热还原法制备介孔碳材料及其在超级电容器上的应用

摘要:【目的】为了解决目前商业多孔碳应用于超级电容器电极材料时存在的可接触面积小、传质阻力大的问题,研究性能优异的介孔碳材料制备方法。【方法】 采用熔盐介质中的镁热还原法,利用碳酸钠作为碳源和产物的石墨化催化剂制备介孔碳材料;通过产物的综合表征,探索其显微结构和电化学性能;研究镁热还原反应的过程机制和产物显微结构的成因。【结果】产物介孔碳具有较大的比表面积(752 m2·g-1)、较大的孔体积(1.22 cm3·g-1)、孔径单一(5.3 nm),缺陷密度低(强度比ID/IG为0. 7)的特点,适合于水系电解质中储能;应用于超级电容器时,在电流密度为50 A·g-1时比电容可达113 F·g-1,当电流密度由1 A·g-1增至50 A·g-1时电容保持率达到76%。【结论】熔盐介质中镁热还原制备的的介孔碳具有独特的显微结构,可作为超级电容器的电极材料,从而实现其高倍率性能。

先进封装中铜-铜低温键合技术研究进展

摘要: Cu-Cu低温键合技术是先进封装的核心技术,相较于目前主流应用的Sn 基软钎焊工艺,其互连节距更窄、导电导热能力更强、可靠性更优。文中对应用于先进封装领域的Cu-Cu低温键合技术进行了综述,首先从工艺流程、连接机理、性能表征等方面较系统地总结了热压工艺、混合键合工艺实现Cu-Cu低温键合的研究进展与存在问题,进一步地阐述了新型纳米材料烧结工艺在实现低温连接、降低工艺要求方面的优越性,概述了纳米线、纳米多孔骨架、纳米颗粒初步实现可图形化的Cu-Cu低温键合基本原理。结果表明,基于纳米材料烧结连接的基本原理,继续开发出宽工艺冗余、窄节距图形化、优良互连性能的Cu-Cu低温键合技术是未来先进封装的重要发展方向之一。创新点: (1) 系统地总结了热压工艺、混合键合工艺实现Cu-Cu低温键合的研究进展。(2) 阐述了新型纳米材料烧结连接的基本原理、典型方法及工艺优势。

射频组件用键合金带的研究进展

摘要:射频组件的飞速发展促进了5G通信技术的推广应用。金带作为射频组件封装用关键键合材料,将板级系统集成于1 个完整的组件电路系统中,对组件尺寸和性能起着至关重要的作用。目前键合金带的研究与开发已经成为学术界和产业界的研究热点,对近年来射频组件用键合金带在工业应用中的研究进展进行论述和分析,归纳了微量元素对金带的强化机理和对键合性能的影响。重点介绍了键合金带与键合金丝的微波特性,在相同条件下,键合金带的信号传输能力优于金丝,尤其是在高频段(20 GHz以上)键合金带信号传输能力更加显著。对键合金带的制备工艺和工程应用中遇到的问题进行了梳理,总结了键合金带未来的发展趋势。

高粘附可拉伸高分子材料与高动态稳定人体电生理监测

摘要:高动态稳定人体电生理监测在智能可穿戴健康监测、心血管疾病临床诊断、神经系统疾病治疗以及智能人机交互等领域具有广阔的应用前景。作为人与外部环境的信号交互桥梁, 皮肤电极可贴合于皮肤表面, 以无创的方式监测和采集各种电生理信号, 成为高动态稳定电生理监测的理想平台。从材料角度出发, 皮肤电极的高动态稳定性决定于基底材料的高粘附性和可拉伸性。因此, 如何通过高分子结构的合理设计制备高粘附可拉伸高分子材料, 构筑高度共形粘附于人体皮肤表面的电极, 从而实现高动态稳定人体电生理监测, 是柔性智能健康监测领域的重要研究方向。本文总结了本课题组近年来在高粘附可拉伸高分子材料制备及其在高动态稳定人体电生理监测应用方面的研究进展, 并讨论了高粘附可拉伸高分子材料在下一代柔性智能健康监测领域面临的机遇和挑战。

MXene基材料的制备及其电磁波吸收应用进展

摘要:为了解决新型无线通信技术加剧的电磁污染问题,开发高效的电磁波(EMW)吸收材料至关重要。MXene作为一种典型的二维纳米材料,因其丰富的表面化学性质、大的比表面积、优异的电导率以及良好的机械性能等优势,被开发为高效的EMW吸收材料。然而,新型MXene的制备及其电磁波吸收机制的揭示有待进一步探索。本文首先对MXene材料的制备工艺进行了综述,重点探讨了传统的MXene制备方法,如HF刻蚀、HF原位刻蚀和熔盐刻蚀,展望了高质量MXene的制备和新型多元MXene 的制备前景。在电磁波吸收方面,重点关注MXene的形貌设计、缺陷工程(如掺杂、空位)以及异质结构(与磁性、介电以及聚合物材料复合)构建对EMW吸收性能的影响,从而提出MXene基EMW吸收材料的设计策略,并阐明MXene基材料的电磁波吸收机制,提出了MXene基材料多功能以及超宽频EMW吸收应用方面的展望。

基于碳材料的多维度柔性应变/压力传感器的研究进展

摘要:近年来,基于碳材料的柔性应变/压力传感器发展迅速,在临床疾病诊断、健康监测、电子皮肤和软机器人等智能可穿戴领域内具有广阔的应用前景。本文综述了基于碳纳米材料和生物衍生碳材料的柔性应变/压力传感器的制备方法和性能特征。根据碳材料的维度和结构特点,可将传感器划分为三大类型:一维纤维/纱线型、二维薄膜/织物型和三维多孔/网络型。本文还重点评述了不同维度碳基柔性传感器的研究进展和存在的问题。未来柔性传感器的发展重点将聚焦于新型结构设计、综合性能提升和多模式功能化应用。

基于硅通孔互连的芯粒集成技术研究进展

摘要:通过先进封装技术实现具有不同功能、工艺节点的异构芯粒的多功能、高密度、小型化集成是延续摩尔定律的有效方案之一。在各类的先进封装解决方案中,通过硅通孔(TSV)技术实现2.5D/3D封装集成,可以获得诸多性能优势,如极小的产品尺寸、极短的互连路径、极佳的产品性能等。对TSV技术的应用分类进行介绍,总结并分析了目前业内典型的基于TSV互连的先进集成技术,介绍其工艺流程和工艺难点,对该类先进封装技术的发展趋势进行展望。

碳点的性质及其在生物传感器领域的应用

摘要:碳点(carbon dots, CDs)作为一种具有优良生物相容性、低毒性和表面功能可调的新型碳基纳米材料, 在生物传感领域具有极大的应用潜力。本文对碳点的生物效应、发光性质及其发光机理进行了简述,并根据传感机制的不同, 将CDs在生物传感领域的应用分为荧光(fluorescence, FL)传感器、电致发光(electrochemiluminescence,ECL)传感器以及化学发光(chemiluminescence, CL)传感器三类进行综述。最后分析了CDs目前在生物传感器领域应用中存在的问题, 并对其发展进行了展望。

螺烯衍生物的合成及其光电性质研究进展

摘要:螺烯及其衍生物是一类由芳香环邻位稠合形成的非平面型纳米碳分子, 其独特的螺旋结构赋予了螺烯显著的手性光学活性, 表现出圆二色性(CD)和圆偏振发光(CPL)性质. 这些特性使螺烯在光学材料和生物传感器领域具有重要的潜在应用价值. 杂原子掺杂是提升螺烯性能的有效策略, 通过引入氮、硼、氧或硫等杂原子, 可以精确调控螺烯的电子结构, 从而显著增强其手性光学性能和量子产率. 总结了近三年来该领域的最新研究进展, 重点涵盖全碳骨架螺烯及杂原子掺杂的螺烯衍生物的设计、合成及性能优化策略, 并对未来发展方向进行了展望.