生物基导电水凝胶及其在柔性电子器件的应用

摘要:生物基导电水凝胶是将生物质材料和导电介质引入水凝胶中制备而成的导电材料,因其具有良好的生物相容性和亲肤性等优势,被广泛应用在柔性电子器件领域。本综述按照生物基体类别,分别介绍蛋白质基、多糖基、核酸基3 类常见的生物基导电水凝胶,分析了不同生物基材料的导电机制以及各自特有的功能,并介绍了生物基导电水凝胶在柔性传感器、柔性电化学储能器件、摩擦纳米发电机、仿生柔性电子设备等柔性电子器件中的应用,最后对生物基导电水凝胶的发展趋势进行了总结与展望。

人工智能芯片先进封装技术

摘要:随着人工智能(AI)和集成电路的飞速发展,人工智能芯片逐渐成为全球科技竞争的焦点。在后摩尔时代,AI芯片的算力提升和功耗降低越来越依靠具有硅通孔、微凸点、异构集成、Chiplet等技术特点的先进封装技术。从AI芯片的分类与特点出发,对国内外典型先进封装技术进行分类与总结,在此基础上,对先进封装结构可靠性以及封装散热等方面面临的挑战进行总结并提出相应解决措施。面向AI应用,对先进封装技术的未来发展进行展望。

铌酸锂晶体、单晶薄膜及其在光芯片产业的未来布局

摘要:随着5G/6G通信技术、大数据、人工智能等应用领域的快速发展,新一代光子芯片的需要日益增长。铌酸锂晶体凭借优异的电光、非线性光学和压电特性,成为光子芯片的核心材料,被称为光子时代的“光学硅”材料。近年来,铌酸锂单晶薄膜制备和器件加工技术取得突破,展现出尺寸更小、集成度更高、超快电光效应、宽带宽、低功耗等优势,在高速电光调制器、集成光学、量子光学等领域应用前景广阔。文章介绍了光学级铌酸锂晶体、单晶薄膜制备技术的国内外研发进展和相关政策,以及其在光芯片、集成光学平台、量子光学器件等领域的最新应用。分析了铌酸锂晶体-薄膜-器件产业链的发展趋势及挑战,并针对未来布局提出建议。目前,中国在铌酸锂单晶薄膜、铌酸锂基光电器件领域与国际先进水平处于并跑阶段,但在高品质铌酸锂晶体材料产业化方面仍有较大差距。通过优化产业布局和加强基础研发,中国有望形成从材料制备到器件设计、制造和应用的完整的铌酸锂产业集群。

新型显示用聚乙烯醇光学膜的结构与性能研究进展

摘要:偏光片是薄膜晶体管液晶显示(TFT-LCD) 和有机发光二极管显示面板(OLED) 中核心组件之一,包含偏光膜、支撑膜、相位差膜以及膜间的胶黏剂如水性黏合剂、压敏胶。其核心功能层为聚乙烯醇偏光膜。偏光膜的加工涉及光学级聚乙烯醇树脂原料合成与PVA- 碘系偏光膜的加工过程,后者包含流延成膜、碘染、硼酸交联和拉伸等多个加工步骤。揭示真实加工工况下多尺度凝聚态结构和动力学演变规律是构建聚乙烯醇光学膜分子- 加工- 性能关系的关键。本文系统介绍近年来围绕聚乙烯醇光学膜加工开展的系统研究工作,主要包含(1)聚乙烯醇溶液流延成膜,(2)塑化聚乙烯醇薄膜凝聚态结构与动力学,(3)聚乙烯醇碘染机理,(4)聚乙烯醇硼酸交联机理等。发挥固体核磁共振和同步辐射X射线散射技术的先进表征优势,获取真实加工工况下凝聚态结构和动力学演化规律,为先进偏光膜制造提供基础原理指导。

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。