柔性電子與可穿戴技術
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
柔性電子與可穿戴技術的實例教程
碳材料在柔性導線中的應用
（四）碳材料在柔性能源器件中的應用
圖11. 碳材料基柔性超級電容器的設計、制備
碳納米管（左）、石墨烯（中）、生物質基碳材料（右）在柔性超級電容器中的應用。
圖12. 碳材料在柔性金屬-空氣電池中的應用設計
碳材料在柔性三明治結構鋅-空氣電池中的應用（左），碳材料在柔性纖維/電纜狀鋅-空氣電池中的應用（右）。
（五）多功能可穿戴系統的集成
圖13. 不同功能的柔性可穿戴生理信號傳感器的集成
多功能集成式生理傳感器。
圖14. 柔性可穿戴生理信號傳感器和電化學傳感器的集成
圖15. 自供電可穿戴系統：柔性可穿戴傳感器件與柔性能源器件的集成
【小結】
該綜述總結了應用于高性能柔性可穿戴電子器件的各種碳材料的結構設計和可控制備方面的最新進展。由于碳材料獨特的優勢（例如良好的導電性、高化學和熱穩定性、可設計成各種柔性宏觀形態、以及易于化學功能化），碳納米管、石墨烯和其他碳材料已被廣泛研究應用于柔性電子器件。除了貼于人體皮膚或集成到衣物的柔性可穿戴電子器件外，將功能性碳材料與生物相容性材料的結合，以探索其在可植入式柔性電子器件中的應用，或將成為碳材料在柔性電子領域另一重要的應用研究方向。作者相信，應用于構筑柔性電子器件的先進碳材料的設計、制備和相應加工技術的開發將會極大地促進下一代智能醫療系統的發展。
展開 氧化物TFT不僅可以改善LCD顯示器的圖像顯示效果，而且讓人印象更深刻的是柔性。
曼徹斯特大學電氣與電子工程學院納米電子專業教授 Aimin Song 解釋道：“現在電視已經能夠做到極度的薄和亮。而我們的研究將使得電視更具機械柔性且更易制造。”
相比于日益遭遇一些基本瓶頸的硅技術來說，基于氧化物的技術正高速發展。Song 教授表示，近些年來，氧化物半導體領域的進展迅猛，一系列研究都旨在改善基于氧化物半導體的TFT。
目前，一些基于氧化物的技術已經開始在某些產品中替代非晶硅。Song 教授認為，這些最新的開發會進一步推進它們的商業化。
價值
Song 教授稱，這種GHz晶體管將帶來中等或者更高性能的柔性電子電路，例如真正的可穿戴電子產品。可穿戴電子產品需要柔性，并且很多情況下還需要透明。所以，它將是這項研究的一個完美的應用領域。
此外，氧化物半導體TFT還將在智能家居、智慧醫院和智慧城市等領域扮演重要角色。這項研究將帶來比之前更快、更亮、更柔性的新一代電子產品。
未來
他補充道：“為了促進這些基于氧化物的電子產品進一步商業化，還需要在材料、光刻、設備設計和測試方面進行一系列研發，最后但并非最不重要的是，大面積制造技術。硅技術發展到這一步經歷了幾十年，而氧化物技術正以更快的速度發展?！?“制造一個類似我們的GHz IGZO 晶體管的高性能設備極具挑戰性，因為不僅材料需要優化，還有設備設計、制造和測試方面的一系列問題有待解決。2015年，我們采用氧化物半導體演示了最快速的柔性二極管，達到6.4GHz，它目前仍然保持著世界記錄。所以我們對基于氧化物半導體的技術充滿信心?！?/span>
展開 圖4 可穿戴的自充電電源組
a) 由柔性電池和柔性TENG組成的可穿戴式自充電電源組的照片；
b) 柔性LIB的充/放電曲線，其中操作者在白色區域停止動作，當操作者的手臂移動時，電池在粉紅色區域充電，在藍色區域放電；
c) 在不同沖擊頻率下柔性TENG的短路電流；
d) 在不同沖擊頻率下柔性TENG的開路電壓；
e) 在不同沖擊頻率下柔性TENG的充電量；
f) 輸出功率密度與不同外部負載電阻的關系；
g, h) 為柔性電致變色膜供電的柔性電池的照片。
【小結】
綜上所述，作者利用NPD技術系統地研究了Fe摻雜對LMP晶體結構的影響。LiMn0.6Fe0.4PO4在1000次循環中表現出優異的循環性和良好的倍率性能，沒有明顯的性能下降。通過在PI基底上使MMA充分聚合，開發出具有寬電化學窗口的類固態電解質。此外，作者采用LiMn0.6Fe0.4PO4正極和PMMA-PI電解質制備柔性LIB，具有出色的柔韌性和循環性。電池可以在各種變形狀態下良好地工作數百個循環。最后，作者將柔性TENG與柔性LIB集成在一起，展示了可穿戴式自充電電源組。TENG通過人體運動成功地為柔性LIB充電，證明了上述自供電系統為可穿戴電子器件供電的可行性。
展開 來源 | Advanced Functional Material
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背景介紹
隨著高度集成的電子器件的出現，巨大的功耗產生了過多的熱量導致電子設備的熱失效。因此，電子器件中的熱管理對于提高器件耐用性具有重要意義。傳統的電子器件熱管理解決方案采用了散熱器和熱界面材料(TIM)，散熱器由高導熱金屬如銅或鋁基材料組成。雖然散熱器有高導熱系數，但是由于界面熱阻的問題導致傳熱效率低下。此外，近年來10nm級高集成電子器件的發展，TIM在封裝高集成電子芯片或異構集成中的熱管理作用至關重要。此外，隨著可穿戴式、可折疊式、可卷曲式等各種外形設備的發展，對在機械應力下具有高散熱性能的TIM的需求也在增加。
為了應對這些挑戰，聚合物基復合材料已經投入了大量的精力。傳統的復合材料是將導熱填料如氧化鋁、氮化鋁、碳化硅、氧化鋅或銅分散在聚合物基體中制備的，這些復合材料的導熱系數達到7 W/mK。然而，油脂類材料和低導熱系數的問題嚴重限制了它們在高功率電子設備中的熱管理。液態金屬導熱系數達到30 W/mK，并且通過表面改性方法與聚合物具有良好的可加工性，液態金屬基聚合物復合材料在可穿戴類電子的熱管理的應用中顯示出巨大的潛力。
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成果掠影
近期，新加坡南洋理工大學Pooi See Lee團隊針對電子設備的熱失效問題開發出了具有優異熱管理性能的復合材料。該文介紹了一種用于熱管理的可印刷、導熱和機械穩定的復合油墨的策略。該文報道了EGaIn納米顆粒修飾銀片/聚乙烯醇(PVB)復合油墨的熱管理應用。采用電替換的方法實現了EGaIn納米顆粒在銀片上的修飾。
展開 近年來，可穿戴電子技術的快速發展擴大了TEDs的可能應用范圍。一個方向是為小型可穿戴設備的不間斷供電收集身體熱量，因此TEDs可以作為可穿戴綠色電源。另一個方向是對人體進行降溫，使皮膚保持舒適狀態。相對于傳統的集中空調系統，只需少量的人員就會消耗幾千瓦的功率，個性化熱管理的TEDs對于不同的個體來說，在功耗和舒適度調節方面更加高效。在此背景下，設備的靈活性和對人體皮膚的順應性具有重要意義。通常，有不同的策略來獲得TEDs的靈活性。一種是利用內在柔性熱電(TE)材料來制造f- TEDs。雖然它們具有優越的內在柔韌性，但由于柔性TE材料的熱電性能較低，使得它們無法通過收集人體熱量來驅動可穿戴設備。另一種方法是通過蛇形金屬線、銀納米線或液態金屬等柔性電極連接高熱電性能材料和TE材料，然后用柔性彈性體封裝。雖然這些工作已經實現了相當大的可以驅動可穿戴設備的身體熱發電，但大多數還沒有實現對人體等任意幾何形狀的有效主動冷卻。因此，開發一種能夠同時實現高性能的身體熱發電和主動冷卻的可穿戴TED對于個人熱管理具有重要意義。
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成果掠影
柔性熱電器件(f- TEDs)可實現熱與電的直接能量轉換，在可穿戴柔性材料和個人熱管理方面具有廣闊的應用前景。然而，傳統的由本質柔性熱電材料制成的f- TEDs功率密度較低，而基于彈性體密封體熱電材料的f- TEDs難以實現主動冷卻。此外，這些f- TEDs通常不能自愈和回收，在可穿戴應用中容易發生斷裂?；谶@些問題，鄭州大學毛彥超教授聯合河南農業大學理學院王亞玲副教授在柔性熱電器件取得新的進展。該團隊通過將動態共價熱固性聚亞胺與液態金屬和熱電器件集成在一起，開發了一種自修復和可回收的f- TED。
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本文原刊登于Ansys.com：《Revolutionizing Wearable Health Monitors With Ansys Optics in AR/VR and Consumer Electronics》
作者：Kerry Herbert | Ansys高級產品營銷經理
編輯整理：谷晨風 | Ansys高級應用工程師
光學產品、可穿戴健康監測設備與沉浸式技術
當可穿戴設備從 "運動計步工具" 進化為 "健康監測終端"，市場對其性能精度、場景適配性的要求已邁入全新維度。2025 年全球可穿戴設備市場規模即將突破數百億美元，運動識別、生物傳感等核心技術的創新迭代，正推動測試體系從 "參數驗證" 向 "場景復現" 全面升級。如何構建覆蓋多維度、適配新場景的測試能力，成為決定產品競爭力的關鍵命題。
一、技術迭代倒逼測試體系重構
可穿戴設備的功能邊界持續拓展
來源 | Advanced Functional Material
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背景介紹
隨著高度集成的電子器件的出現，巨大的功耗產生了過多的熱量導致電子設備的熱失效。因此，電子器件中的熱管理對于提高器件耐用性具有重要意義。傳統的電子器件熱管理解決方案采用了散熱器和熱界面材料(TIM)，散熱器由高導熱金屬如銅或鋁基材料組成。雖然散熱器有高導熱系數，但是由于界面熱阻的問題導致傳熱效率低下
來源 | EcoMat
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背景介紹
自上世紀以來，全球平均氣溫已上升約 0.85°C 。根據政府間氣候變化專門委員會 (IPCC) 的報告，到本世紀中葉，氣溫可能會達到 1.5°C。雖然這些數字看似抽象且與我們的日常生活相距甚遠，但全球變暖和氣候變化正在以直接而深遠的方式影響著我們的生活。越來越多的證據表明
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2023年4月28日第二屆電子紙產業生態發展論壇暨《2023電子紙產業藍皮書》發布會在上海寶山德爾塔酒店隆重召開。本次活動由上海市科委、寶山區政府指導，寶山區發展改革委、寶山區科委主辦，CINNO?ePaper Insight、上海市寶山青川電子紙產業促進中心與上海長江軟件園聯合承辦。 電子紙產業藍皮書的主編單位，CINNO Research旗下ePaper Insight是專注電子紙產業鏈觀察的
來源 | Energy Conversion and Management
原文 | https://doi.org/10.1016/j.enconman.2023.117017
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背景介紹
熱電器件(TEDs)因其能直接將熱轉化為電，以及易于調節的主動冷卻能力而引起了人們的極大興趣
CINNO Research產業資訊，KAIST(韓國科學技術院）4月20日表示，電氣和電子工程系崔京哲教授研究團隊開發出了在比頭發更薄的線上實現白色OLED的技術。該技術有望在電子纖維顯示屏上應用。 KAIST研究人員開發的白色OLED電子纖維顯示概念圖 崔敬哲教授研究團隊基于自主研發的深涂層技術，一直致力于用電子纖維實現熒光OLED或可驅動的高效磷光RGB OLED等顯示必需要素技術的研究。但
南極熊導讀：2022年3月21日，3D打印醫學鏡片專家Luxexcel與反射波導顯示器開發商Lumus（Lumus Maximus）展開合作，共同開發3D打印增強現實(AR)醫學鏡片，意在推動AR可穿戴技術發展。
△Luxexcel和Lumus共同開發的3D打印增強現實(AR)醫學鏡片。照片來自 Luxexcel
這款3D打印鏡片設計輕薄、耐用
