基于二维材料的柔性器件集成构筑及其在人体生理信号监测中应用基础研究

基本信息
批准号:61771156
项目类别:面上项目
资助金额:62.00
负责人:张甲
学科分类:
依托单位:哈尔滨工业大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:邱云峰,李绘超,郑威,刘洪政,白学林,张恩浩,张会明
关键词:
柔性敏感材料柔性衬底纳米柔性传感器柔性电子皮肤
结项摘要

As the changing of medical mode, it has brought about the new requirements for the health monitoring equipment, such as portability, multi-functions, long-term stability. One of key factor to achieve the goal is fabrication of high performance flexible electronics. Graphene, MoS2 and other 2D materials and their functional structures show excellent sensitivity to apply in flexible electronics, owing to the favorable electro-mechanical coupling effects, excellent electronic properties, and high strength and flexibility. In this proposal, we will firstly focus on the designing and fabricating the mechanically sensitive 2D materials and their structures. Then, the effect of large deformation in 2D materials and their structures on the carriers transport properties and the performance of devices will be uncovered from the theoritical and experimental aspects. Following, a new transfer printing method is developed based on the electrostatic force after systematical studying the adhesion mechanism between 2D materials and stamps or flexible substrates, and it will be used to integrated building up flexible electronics. In addition, the adhesion mechanism between devices and organs is explored. Finally, these flexible devices would be employed to monitoring the breath, pulse, body movement etc. This work would provide a guiding for using 2D materials in monitoring human health.

当今医疗模式的改变,对健康监测设备提出了便携式、多功能集成、持久稳定等要求,实现这一目标的关键之一在于高性能柔性电子器件制造。石墨烯、二硫化钼等二维材料及结构具有良好的力-电耦合性质,优异电子学特性,高机械强度和柔韧性,使其成为优异的敏感材料应用于柔性电子器件。本项目拟以二维材料及其力学量敏感结构的设计和制备为基础;从理论和实验两方面着手,弄清大形变对二维材料及结构中的载流子输运特性和器件性能的影响规律;深入研究二维材料与图章及柔性衬底界面之间粘附机制,开发基于静电力调控的转印技术,集成构筑柔性电子器件;探索器件与生物组织器官贴合的粘附力学机制;实现对人体呼吸、脉搏、肢体运动等生理信号等监测。本项目的研究将为二维材料应用于人体医疗监测提供一定的指导意义。

项目摘要

当今医疗模式的改变,对健康监测设备提出了便携式、多功能集成、持久稳定等要求,实现这一目标的关键之一在于高性能柔性电子器件制造。石墨烯、二硫化钼等二维材料及结构具有良好的力-电耦合性质,优异电子学特性,高机械强度和柔韧性,使其成为优异的敏感材料应用于柔性电子器件。本项目针对人体呼吸、脉搏、肢体运动等生理指标可穿戴式监测需求,开展二维材料及其力学量敏感结构的设计与制备,揭示大变形对二维材料载流子输运特性和器件性能的影响规律,探索二维材料及柔性器件高效高质量转印技术,开展柔性电子器件多层多材料结构一体化制造技术,实现对人体基本生理指标的检测。通过本项目的研究,取得了如下成果:1)完成了石墨烯、二硫化钼、硒化铟三种二维材料层数可控、厚度均一(>95%)、横向尺寸达50×50 mm2生长工作。2)设计了基于裂纹、剪纸结构、网栅结构的高G因子二维薄膜结构,G因子最高可达139(-0.39%~+0.39%)。3)建立了应力在柔性电子器件多层结构中的传递模型,确立了应力对二维力敏感材料及结构电学性能的影响规律。4)揭示了静电力作用下二维材料与转移衬底和目标衬底之间的界面粘附力调控规律,开发了基于静电作用的二维材料及柔性器件转印技术。5)完成了柔性器件对人体呼吸、脉搏、肢体动作等主要生命信号的实时监测。6)发表SCI论文10篇,申请发明专利5项;培养研究生4名。本项目的研究将为二维材料应用于人体医疗监测提供一定的指导意义。此外,项目执行期间,项目负责人晋升为教授,获国家自然科学基金优秀青年基金资助,获黑龙江省高校自然科学一等奖1项(排名第2)。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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