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半導體所在柔性自驅動可穿戴傳感系統取得新進展

發布時間:2021-10-21 14:07:55

閱讀量 : 50


 隨著納米技術的快速發展,電子器件逐步向微型化、多功能化、低能耗方向發展。大量具有通訊、健康監控、環境監測等多功能柔性電子設備的出現,極大地方便了人們的日常生活。然而,實現為眾多柔性電子器件持續、長久地供電,從而形成柔性可穿戴自驅動傳感系統是對現有供電技術的巨大挑戰。雖然單個器件單元能耗低至微瓦至毫瓦量級,但是其數量龐大并且長期處于工作狀態,維持其正常工作需要的電能總量十分巨大;同時傳統的電池也無法滿足系統全柔性的需求,極大地限制了柔性可穿戴系統的應用范圍。柔性電源是實現可穿戴自驅動傳感系統的關鍵環節,具有彎曲、卷曲、拉伸等功能的能源收集及能源存儲設備是柔性電源的必要要素。結合納米材料和新型納米技術,研究能夠與各種功能可穿戴傳感器件相匹配的柔性供電裝置,實現自驅動傳感系統持久、穩定地工作具有重要的研究意義和應用價值。
        中國科學院半導體研究所超晶格國家重點實驗室沈國震課題組近年來在可穿戴自驅動傳感系統領域取得了一系列研究進展。近日,該課題組應邀在Wiley綜合期刊Small上發表了綜述性文章,總結了近些年來柔性可穿戴傳感及自驅動傳感系統領域研究工作所取得的重大突破和進展,并對該領域未來的研究熱點進行了預測與分析。文章開篇根據使用功能的不同,將可穿戴傳感器分為可穿戴觸覺傳感,包括壓阻型、電容型以及壓電型;可穿戴圖像傳感、生物傳感、氣體傳感以及多功能傳感集成等。為了提高傳感器性能,降低器件功耗以更好的匹配自驅動系統,研究人員做了許多開創性的研究工作。作者隨后探討了目前應用在自驅動系統中的能源器件:1)能量收集器件,主要基于壓電及摩擦發電、熱電以及太陽能電池等;2)能源存儲器件,包括鋰電池以及超級電容器;最后作者還對集成能量收集、存儲以及傳感應用的一體化可穿戴自驅動傳感系統的設計與發展闡述了自己的意見。
        這篇綜述能夠為對可穿戴集成系統領域感興趣的研究學者起到一定的引領作用。該項工作得到了國家自然科學基金、北京市自然科學基金以及中國科學院前沿科學重點研究項目等項目的支持。研究成果近期發表在Small(DOI: 10.1002/smll.201701791)期刊上,并被該雜志選為外封面論文。


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