透明可拉伸无线阵列触觉传感器的制备及其在健康监测中应用的研究

基本信息
批准号:61804011
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:王贤迪
学科分类:
依托单位:北京纳米能源与系统研究所
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:卢俊峰,胡国锋,张宇飞,彭轶瑶,陶娟,霍志豪,吴文强,付胜
关键词:
无线传输可拉伸柔性压力传感电子皮肤健康监测
结项摘要

With the help of the Internet of Things and artificial intelligence system, all kinds of intelligent terminal products that possess sensing and actuation functions realize the intelligent recognition and management. Pressure sensor as one of the most important sensing device has been received wide attention by the researchers at home and abroad. Here, we will demonstrate a highly stretchable transparent tactile sensor matrix with metal nanofibers for health monitoring system based on wireless transmission technology by using photolithography, 3D printing technology. It is studied that the changes of electrical and mechanical properties of devices under tensile state, considering the theory of electricity and obtaining the loss mechanism and RF characteristics of transparent stretchable spiral inductors, capacitors and interconnects. After impedance matching and simulation, the device structure is optimized. The device can not only has fine tensile properties and high sensitivity, but also has wireless communication capability, which makes it possible to get rid of external interconnection. This project will provide new ideas for the new generation of tactile tactile sensors. It will also provide important technical support and theoretical foundation for the future development of Internet of things, including miniaturized integratebility, functionality and wireless portability.

随着移动网络的突飞猛进,各种智能终端产品在物联网和人工智能系统的帮助下实现了智能化识别和管理。电子皮肤以触觉传感器为依托,一直以来受到了研究人员的密切关注。本项目以金属纳米纤维材料为载体,采用光学曝光套刻与3D打印技术等相结合的微加工工艺,设计并制备具有无线反馈能力的触觉传感器,进而实现其在健康监测系统等领域中的应用。从电学理论出发,通过研究透明可拉伸的螺旋电感、电容及互连线等电子元器件的损耗机制、射频特性,揭示器件在拉伸状态下其电学性能与机械性能的变化规律。结合阻抗匹配原理与仿真模拟,从能量功效利用最高的角度优化器件结构,使器件除了具有良好的拉伸性能和高灵敏度,还具有无线传输能力,让器件摆脱外部互联的复杂电路,进一步提高其用户体验,拓展其应用能力。本项目为新一代可拉伸触觉传感器提供新思路,也为未来物联网发展微小集成化,无线移动化,功能智能化提供重要的技术支撑和理论基础。

项目摘要

随着移动网络的突飞猛进,各种智能终端产品在物联网和人工智能系统的帮助下实现了智能化识别和管理。电子皮肤以触觉传感器为依托,一直以来受到了研究人员的密切关注。本项目以金属纳米纤维材料为载体,结合静电纺丝、金属镀膜、光学曝光、湿法刻蚀等微加工工艺,提出了一套方法操作简单、成本较低,且易于大规模制备透明可拉伸电子器件的工艺方法。进而分析了基于金属化纳米纤维材料可拉伸电极的力学性能、光学性能和电学性能。从电学理论出发,通过研究透明可拉伸的螺旋电感等电子元器件的损耗机制、射频特性,揭示器件在拉伸状态下其电学性能与机械性能的变化规律。结合阻抗匹配原理与仿真模拟,从能量功效利用最高的角度优化器件结构,使器件除了具有良好的拉伸性能和高灵敏度,还具有无线传输能力,让器件摆脱外部互联的复杂电路。最后,结合近场无线通信和远场无线通信技术,实现柔性可延展电子器件在传递能量、身份信息验证或声音信号传输中的应用。本项目为新一代可拉伸触觉传感器提供新思路,也为未来物联网发展微小集成化,无线移动化,功能智能化提供重要的技术支撑和理论基础。本项目主持人在Nature Communication,Nano Energy等期刊发表相关研究工作4篇,其中以第一作者或通讯作者3篇。项目支持人协助培养硕士研究生2名,协助培养博士研究生4名,协助指导博士后2名。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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