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。

石墨烯基材料在电磁屏蔽领域的研究进展

摘要:通信技术在为人类的生活带来便利的同时,其产生的电磁辐射对社会安全、人体健康产生的危害也受到了社会各界的广泛关注,宽屏蔽范围、高吸收效率和高稳定性的电磁屏蔽材料逐渐成为研究热点。石墨烯是一种导电性高、比表面积大且可调控性高的轻质材料,可有效实现电磁衰减,保护精密电子设备和人体健康,在电磁屏蔽领域具有广阔的应用前景。本综述从电磁屏蔽的基本原理与石墨烯基材料的结构特性角度,阐述了石墨烯及其衍生物的电磁屏蔽特点,总结了结构调控以及表面异质化、复合化策略在电磁屏蔽领域的应用。结构调控有利于提高石墨烯基材料对电磁波的吸收损耗和多重反射损耗;表面异质化和复合化策略有利于提高石墨烯基材料的界面极化和磁特性,从而加强对电磁波的吸收损耗和磁损耗。总结了石墨烯基电磁屏蔽材料的改性方法,旨在为开发新一代绿色、轻薄、高屏蔽带宽的电磁屏蔽材料提供启发,指明石墨烯基电磁屏蔽材料的未来发展方向。

全球专用集成电路发展现状及趋势

摘要:2023年专用集成电路(ASIC)的市场规模和比重均达历史新高,持续增长的动力强劲。本文面向专用集成电路需求,从销售额、比重、细分应用领域发展分化等方面分析了ASIC的市场规模与分布,从终端需求、能源约束、供应链和价格等方面总结了ASIC兴起的主要驱动力。同时,提出ASIC发展的几个趋势:新一轮半导体上行周期将推动ASIC比重首次过半,领域专用架构、开源处理器指令集架构、芯粒成为半导体产业成长的主要技术驱动力,半导体产品“通久必专”推动产业模式“分久必合”。

面向自主计算的存算传融合架构及技术挑战

摘要:传统云或边缘计算模式下, 数据的存储、计算和传输分离: 终端负责指定具体的计算和关联存储节点, 网络仅在这些节点间提供传输路径而并不感知所承载的计算任务. 这种模式不仅导致海量异构存算平台难以感知识别彼此的可用资源并形成协同合力、数据存储与计算孤岛化现象严重, 还面临拓扑时变、计算节点失效等不确定性导致的任务执行时间长甚至中断等挑战. 为此, 本文提出一种面向自主计算的存算传融合网络架构, 通过构建耦合但差异化管理存算传多维资源的控制面, 以及支持形式化计算任务路由和调度的数据面, 赋能自主计算的全流程实现. 基于所提架构, 提出了多维资源状态探测、任务联合调度与服务协同部署方法, 实现任务需求拟合与环境适变的高效自主计算. 此外,本文还探讨了该架构下的挑战以及可能的未来研究方向.

保湿抗冻型导电水凝胶在柔性电子方面的研究进展

摘要:近年来,柔性电子材料得到了快速发展,导电水凝胶因其突出的导电性、柔韧性、亲肤性等已被广泛的应用于该领域。然而,类似于传统的水凝胶,大多数导电水凝胶仍面临在极端环境下应用受限的瓶颈问题。因此,许多学者对水凝胶的保湿/抗冻行为进行了研究,并设计制备了一系列保湿抗冻型导电水凝胶。本文对近年来保湿抗冻导电水凝胶的制备策略进行了总结及归类,详细阐述了提升水凝胶温度适应性的潜在机制;重点对耐温型水凝胶在柔性电子领域的应用进行了综述,包括运动感知、健康监测、智能识别与人机交互等;并且对现阶段保湿抗冻型导电水凝胶面临的机遇和挑战进行了探讨和展望,旨在为新型耐温型导电水凝胶的构筑提供新的思路,可望开发出综合性能优异的导电水凝胶,进一步推动其在柔性电子领域中的实际应用。

多元素协同晶界扩散:现状与发展

摘要:航空航天、新能源、轨道交通等领域的发展对高性能高温度稳定性钕铁硼永磁提出了紧迫的需求。高性能磁体对战略重稀土Dy、Tb的依赖导致了中国稀土资源应用不平衡的现状,而晶界扩散技术可通过在晶粒表面形成重稀土壳层大幅提升矫顽力,是目前重稀土利用最高效的技术,近年来在国内外引起了广泛关注和大范围产业化推广。然而,目前产业普遍采用纯重稀土及其化合物作为扩散源,存在重稀土容易在表层堆积、扩散深度浅和利用效率低等问题。基于国内外最新进展和作者团队的研究工作,本文讨论了不同元素在钕铁硼中的冶金行为和扩散特性,提出利用轻稀土和非稀土元素部分替代重稀土形成合金扩散源的思路,通过多元素协同作用实现重稀土壳层局域化,大幅提升重稀土扩散效率,降低扩散成本。同时对不同元素在扩散过程中对磁体矫顽力、温度稳定性、力学性能和耐蚀性等方面的作用进行了阐述,并对未来发展方向进行了展望。

硅基锗光电探测器的发展现状与未来趋势

摘要:5G通信、人工智能、物联网等领域的快速发展对现有的通信系统提出了苛刻的要求。目前,具有低延时、低功耗、大容量等特点的光互连作为新通信方案受到广泛关注,其中基于硅基光电子技术的光互连是最佳的技术选择之一。作为核心器件的硅基锗光电探测器对于硅基光互连的发展至关重要。文章对硅基锗光电探测器技术发展进行阐述分析,系统总结高性能硅基锗光电探测器的新型结构、关键工艺和发展过程中的技术创新,展望其发展趋势和热点技术与研究方向,以期为中国光通信系统建设和发展提供支持。

自旋光电效应与有机自旋半导体材料开发

摘要:有机半导体不仅具有优异的光电性能,还兼具轻薄、柔性、可设计、易加工和低成本等优势。近年来,通过引入“自旋”自由度,有机半导体的光电子效应和材料研究又在新的维度上得到了拓展,为新材料开发、新功能调控和新器件应用提供了新思路。本文对有机半导体自旋光电效应相关的研究进展进行了系统综述,深入探讨了自旋极化电子的注入、输运及弛豫机制,介绍了各类有机自旋电子器件及其运行机理,系统总结并探讨了各类有机自旋半导体材料,包括小分子、聚合物、激基复合物及有机/无机杂化材料,及其在自旋阀、自旋发光二极管、自旋光伏器件和自旋场效应晶体管等器件中的应用进展,最后对有机自旋电子学的未来发展方向进行了展望,期望能为该领域的后续深入研究提供有益参考。

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。

煤基富氧多孔炭纳米片的制备及其超级电容器性能

摘要:多孔炭电极的表面改性与优化是实现超级电容器优异性能的关键。本文以煤化学工业的固体副产物为碳源,利用二维层状双氢氧化物(MgAl-LDH)的刚性约束作用耦合KOH 活化工艺成功制备了二维富氧多孔炭纳米材料(OPCN)。系统研究了炭化温度对OPCN 样品微观结构和表面特性的影响,通过SEM、TEM、氮气吸脱附测试以及元素分析等表征手段对炭材料的结构/组成和表面特性进行分析表明,经700 °C 炭化获得的炭材料样品(OPCN-700)具有较高的氧质量分数(24.4%)和大的比表面积(2 388 m2 g−1),并表现出良好的润湿性。同时,OPCN-700 样品丰富的微孔和二维纳米片结构为电解质离子提供了有效的储存和传输途径。作为超级电容器的电极材料,在电流密度为0.5 A g−1 时,其比电容高达382 F g−1,并呈现出优异的倍率性能和循环稳定性。该技术策略为富氧原子掺杂二维多孔炭材料的可控制备与水系储能器件的设计构建提供了新思路。