柔性電子與可穿戴技術(shù)的案例
清華大學(xué)張瑩瑩AM: 一篇綜述帶你領(lǐng)略柔性可穿戴電子器件中碳材料的風(fēng)采
碳材料在柔性導(dǎo)線中的應(yīng)用
（四）碳材料在柔性能源器件中的應(yīng)用
圖11. 碳材料基柔性超級(jí)電容器的設(shè)計(jì)、制備
碳納米管（左）、石墨烯（中）、生物質(zhì)基碳材料（右）在柔性超級(jí)電容器中的應(yīng)用。
圖12. 碳材料在柔性金屬-空氣電池中的應(yīng)用設(shè)計(jì)
碳材料在柔性三明治結(jié)構(gòu)鋅-空氣電池中的應(yīng)用（左），碳材料在柔性纖維/電纜狀鋅-空氣電池中的應(yīng)用（右）。
（五）多功能可穿戴系統(tǒng)的集成
圖13. 不同功能的柔性可穿戴生理信號(hào)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(hào)傳感器和電化學(xué)傳感器的集成
圖15. 自供電可穿戴系統(tǒng)：柔性可穿戴傳感器件與柔性能源器件的集成
【小結(jié)】
該綜述總結(jié)了應(yīng)用于高性能柔性可穿戴電子器件的各種碳材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和可控制備方面的最新進(jìn)展。由于碳材料獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)（例如良好的導(dǎo)電性、高化學(xué)和熱穩(wěn)定性、可設(shè)計(jì)成各種柔性宏觀形態(tài)、以及易于化學(xué)功能化），碳納米管、石墨烯和其他碳材料已被廣泛研究應(yīng)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(jié)合，以探索其在可植入式柔性電子器件中的應(yīng)用，或?qū)⒊蔀樘疾牧显?em>柔性電子領(lǐng)域另一重要的應(yīng)用研究方向。作者相信，應(yīng)用于構(gòu)筑柔性電子器件的先進(jìn)碳材料的設(shè)計(jì)、制備和相應(yīng)加工技術(shù)的開發(fā)將會(huì)極大地促進(jìn)下一代智能醫(yī)療系統(tǒng)的發(fā)展。
展開 新型柔性薄膜晶體管：有望帶來(lái)高性能柔性可穿戴設(shè)備！
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(xué)電氣與電子工程學(xué)院納米電子專業(yè)教授 Aimin Song 解釋道：“現(xiàn)在電視已經(jīng)能夠做到極度的薄和亮。而我們的研究將使得電視更具機(jī)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(shù)來(lái)說(shuō)，基于氧化物的技術(shù)正高速發(fā)展。Song 教授表示，近些年來(lái)，氧化物半導(dǎo)體領(lǐng)域的進(jìn)展迅猛，一系列研究都旨在改善基于氧化物半導(dǎo)體的TFT。
目前，一些基于氧化物的技術(shù)已經(jīng)開始在某些產(chǎn)品中替代非晶硅。Song 教授認(rèn)為，這些最新的開發(fā)會(huì)進(jìn)一步推進(jìn)它們的商業(yè)化。
價(jià)值
Song 教授稱，這種GHz晶體管將帶來(lái)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(chǎn)品。可穿戴電子產(chǎn)品需要柔性，并且很多情況下還需要透明。所以，它將是這項(xiàng)研究的一個(gè)完美的應(yīng)用領(lǐng)域。
此外，氧化物半導(dǎo)體TFT還將在智能家居、智慧醫(yī)院和智慧城市等領(lǐng)域扮演重要角色。這項(xiàng)研究將帶來(lái)比之前更快、更亮、更柔性的新一代電子產(chǎn)品。
未來(lái)
他補(bǔ)充道：“為了促進(jìn)這些基于氧化物的電子產(chǎn)品進(jìn)一步商業(yè)化，還需要在材料、光刻、設(shè)備設(shè)計(jì)和測(cè)試方面進(jìn)行一系列研發(fā)，最后但并非最不重要的是，大面積制造技術(shù)。硅技術(shù)發(fā)展到這一步經(jīng)歷了幾十年，而氧化物技術(shù)正以更快的速度發(fā)展?！?“制造一個(gè)類似我們的GHz IGZO 晶體管的高性能設(shè)備極具挑戰(zhàn)性，因?yàn)椴粌H材料需要優(yōu)化，還有設(shè)備設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試方面的一系列問(wèn)題有待解決。2015年，我們采用氧化物半導(dǎo)體演示了最快速的柔性二極管，達(dá)到6.4GHz，它目前仍然保持著世界記錄。所以我們對(duì)基于氧化物半導(dǎo)體的技術(shù)充滿信心?！?/span>
展開 王中林院士團(tuán)隊(duì)Nano Energy : 柔性摩擦納米發(fā)電機(jī)與柔性電池集成構(gòu)筑可穿戴的自充電電源組
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(qū)域停止動(dòng)作，當(dāng)操作者的手臂移動(dòng)時(shí)，電池在粉紅色區(qū)域充電，在藍(lán)色區(qū)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(fù)載電阻的關(guān)系；
g, h) 為柔性電致變色膜供電的柔性電池的照片。
【小結(jié)】
綜上所述，作者利用NPD技術(shù)系統(tǒng)地研究了Fe摻雜對(duì)LMP晶體結(jié)構(gòu)的影響。LiMn0.6Fe0.4PO4在1000次循環(huán)中表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)性和良好的倍率性能，沒(méi)有明顯的性能下降。通過(guò)在PI基底上使MMA充分聚合，開發(fā)出具有寬電化學(xué)窗口的類固態(tài)電解質(zhì)。此外，作者采用LiMn0.6Fe0.4PO4正極和PMMA-PI電解質(zhì)制備柔性LIB，具有出色的柔韌性和循環(huán)性。電池可以在各種變形狀態(tài)下良好地工作數(shù)百個(gè)循環(huán)。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(guò)人體運(yùn)動(dòng)成功地為柔性LIB充電，證明了上述自供電系統(tǒng)為可穿戴電子器件供電的可行性。
展開 一種用于可穿戴熱管理的導(dǎo)熱柔性復(fù)合材料
來(lái)源 | Advanced Functional Material
00
背景介紹
隨著高度集成的電子器件的出現(xiàn)，巨大的功耗產(chǎn)生了過(guò)多的熱量導(dǎo)致電子設(shè)備的熱失效。因此，電子器件中的熱管理對(duì)于提高器件耐用性具有重要意義。傳統(tǒng)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(dǎo)熱金屬如銅或鋁基材料組成。雖然散熱器有高導(dǎo)熱系數(shù)，但是由于界面熱阻的問(wèn)題導(dǎo)致傳熱效率低下。此外，近年來(lái)10nm級(jí)高集成電子器件的發(fā)展，TIM在封裝高集成電子芯片或異構(gòu)集成中的熱管理作用至關(guān)重要。此外，隨著可穿戴式、可折疊式、可卷曲式等各種外形設(shè)備的發(fā)展，對(duì)在機(jī)械應(yīng)力下具有高散熱性能的TIM的需求也在增加。
為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，聚合物基復(fù)合材料已經(jīng)投入了大量的精力。傳統(tǒng)的復(fù)合材料是將導(dǎo)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(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到7 W/mK。然而，油脂類材料和低導(dǎo)熱系數(shù)的問(wèn)題嚴(yán)重限制了它們?cè)诟吖β?em>電子設(shè)備中的熱管理。液態(tài)金屬導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到30 W/mK，并且通過(guò)表面改性方法與聚合物具有良好的可加工性，液態(tài)金屬基聚合物復(fù)合材料在可穿戴類電子的熱管理的應(yīng)用中顯示出巨大的潛力。
02
成果掠影
近期，新加坡南洋理工大學(xué)Pooi See Lee團(tuán)隊(duì)針對(duì)電子設(shè)備的熱失效問(wèn)題開發(fā)出了具有優(yōu)異熱管理性能的復(fù)合材料。該文介紹了一種用于熱管理的可印刷、導(dǎo)熱和機(jī)械穩(wěn)定的復(fù)合油墨的策略。該文報(bào)道了EGaIn納米顆粒修飾銀片/聚乙烯醇(PVB)復(fù)合油墨的熱管理應(yīng)用。采用電替換的方法實(shí)現(xiàn)了EGaIn納米顆粒在銀片上的修飾。
展開 
一種用于可穿戴和個(gè)人熱管理的柔性熱電材料
近年來(lái)，可穿戴電子技術(shù)的快速發(fā)展擴(kuò)大了TEDs的可能應(yīng)用范圍。一個(gè)方向是為小型可穿戴設(shè)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(gè)方向是對(duì)人體進(jìn)行降溫，使皮膚保持舒適狀態(tài)。相對(duì)于傳統(tǒng)的集中空調(diào)系統(tǒng)，只需少量的人員就會(huì)消耗幾千瓦的功率，個(gè)性化熱管理的TEDs對(duì)于不同的個(gè)體來(lái)說(shuō)，在功耗和舒適度調(diào)節(jié)方面更加高效。在此背景下，設(shè)備的靈活性和對(duì)人體皮膚的順應(yīng)性具有重要意義。通常，有不同的策略來(lái)獲得TEDs的靈活性。一種是利用內(nèi)在柔性熱電(TE)材料來(lái)制造f- TEDs。雖然它們具有優(yōu)越的內(nèi)在柔韌性，但由于柔性TE材料的熱電性能較低，使得它們無(wú)法通過(guò)收集人體熱量來(lái)驅(qū)動(dòng)可穿戴設(shè)備。另一種方法是通過(guò)蛇形金屬線、銀納米線或液態(tài)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(jīng)實(shí)現(xiàn)了相當(dāng)大的可以驅(qū)動(dòng)可穿戴設(shè)備的身體熱發(fā)電，但大多數(shù)還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)對(duì)人體等任意幾何形狀的有效主動(dòng)冷卻。因此，開發(fā)一種能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)高性能的身體熱發(fā)電和主動(dòng)冷卻的可穿戴TED對(duì)于個(gè)人熱管理具有重要意義。
02
成果掠影
柔性熱電器件(f- TEDs)可實(shí)現(xiàn)熱與電的直接能量轉(zhuǎn)換，在可穿戴柔性材料和個(gè)人熱管理方面具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，傳統(tǒng)的由本質(zhì)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(shí)現(xiàn)主動(dòng)冷卻。此外，這些f- TEDs通常不能自愈和回收，在可穿戴應(yīng)用中容易發(fā)生斷裂?；谶@些問(wèn)題，鄭州大學(xué)毛彥超教授聯(lián)合河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院王亞玲副教授在柔性熱電器件取得新的進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)通過(guò)將動(dòng)態(tài)共價(jià)熱固性聚亞胺與液態(tài)金屬和熱電器件集成在一起，開發(fā)了一種自修復(fù)和可回收的f- TED。
展開 沈國(guó)震課題組：用于可穿戴觸摸鍵盤的新型柔性觸覺(jué)傳感器
柔性觸覺(jué)傳感器作為可穿戴電子設(shè)備的核心部件，在消費(fèi)電子、軍事、醫(yī)療健康等領(lǐng)域呈現(xiàn)出巨大的市場(chǎng)前景。
最近，中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所沈國(guó)震課題組成功研制出一種基于具有特殊微結(jié)構(gòu)的銀納米線/PDMS復(fù)合電介質(zhì)層材料的柔性透明電容式壓力傳感器，實(shí)現(xiàn)了類似人體皮膚功能，可快速感知微小壓力變化。與采用純PDMS平面結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)層器件相比，所制備的傳感器具有更高的靈敏度(0.831 kPa?1，<0.5 kPa)，更低的檢測(cè)范圍，更好的穩(wěn)定性和耐久性。本文對(duì)導(dǎo)電填料含量和微結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)傳感機(jī) 理也進(jìn)行了討論。
此外，作者還研制了一個(gè)5×5的傳感器陣列并成功地用于柔性可穿戴式觸摸鍵盤系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了壓力觸覺(jué)傳感器在電子皮膚與人機(jī)交互中的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
Flexible and transparent capacitive pressure sensor with patterned microstructured composite rubber dielectric for wearable touch keyboard application
Science China Materials，2018，doi：10.1007/s40843-018-9267-3
展開 清華蹇木強(qiáng)Science China Materials綜述：碳材料基柔性可穿戴傳感器
高度集成多個(gè)柔性傳感器以同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)信息是非常需要的。為了精確地獲得相應(yīng)的刺激，分離不同的信號(hào)是至關(guān)重要的。通過(guò)將不同傳感器的柔性傳感器集成在不同的信號(hào)中去耦合可能是一種可行的策略。
此外，柔性傳感器與能量轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)裝置的集成對(duì)于可穿戴電子設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用是必需的?；趬弘娀蚰Σ岭娦?yīng)的自供電柔性傳感器已被報(bào)道為一種十分可行的方法。
《Science》子刊：給可穿戴電子供能—柔軟、可延展的微型熱電“彈簧”
近年來(lái)發(fā)展火熱的物聯(lián)網(wǎng)被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮，然而如何給物聯(lián)網(wǎng)中的微電子設(shè)備供能是一大難題。熱電發(fā)電器的應(yīng)運(yùn)發(fā)展，恰好成為最有前景的解決方案之一。其中，最有代表性的即為主要由二維薄膜熱電材料制成的柔性、微型熱電發(fā)電器，優(yōu)異的幾何和力學(xué)特性使其在可穿戴電子等領(lǐng)域有著廣闊前景。然而，二維薄膜熱電發(fā)電器與采集環(huán)境的熱阻不匹配問(wèn)題（thermal impedance mismatch）一直困擾研究者多年。與電阻類似，熱阻的大小與熱傳遞方向的距離密切相關(guān)。對(duì)于二維薄膜熱電發(fā)電器來(lái)說(shuō)，這個(gè)距離受厚度所限，一般不超過(guò)幾個(gè)微米。當(dāng)它工作于皮膚表面時(shí)（圖1a），熱傳遞方向的熱阻極小，導(dǎo)致溫差和熱電轉(zhuǎn)換效率大打折扣。一個(gè)最直接的解決方案是將二維材料卷起來(lái)并豎立在皮膚表面，從而大大提高熱傳遞方向的距離（圖1b）。可惜利弊相依，這種方案同時(shí)帶來(lái)了制備工藝上的困難和力學(xué)柔性上的犧牲。有沒(méi)有一種方法，既能保留二維薄膜材料的力學(xué)柔性，又可以增加熱傳遞方向的距離？
圖1：（a）二維薄膜微型熱電發(fā)電器置于皮膚表面的示意圖。（b）將薄膜卷曲豎立形成三維熱電發(fā)電器置于皮膚表面的示意圖。
近日，美國(guó)西北大學(xué)John A. Rogers教授、G. Jefferey Snyder教授和黃永剛教授課題組合作，在Science Advances上發(fā)表了題為 “Compliant and stretchable thermoelectric coils for energy harvesting in miniature flexible devices”的論文，基于傳統(tǒng)半導(dǎo)體加工工藝，首次提出了利用非線性屈曲力學(xué)組裝來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種三維微型熱電發(fā)電器。
展開 西交大Advanced Materials：電場(chǎng)可調(diào)低功耗可穿戴自旋電子器件
【引言】
生物與數(shù)字世界之間的無(wú)縫連接已經(jīng)成為未來(lái)電子技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。柔性電子器件因其所具備的柔韌性，便攜性，可穿戴性，已經(jīng)成為發(fā)展功能器件的尖端領(lǐng)域。然而柔性自旋電子器件的研究卻仍然局限于其磁性調(diào)控方式，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的磁鐵調(diào)控方式具有體積龐大、高功耗、高熱量、響應(yīng)慢等缺點(diǎn)，嚴(yán)重制約了柔性自旋器件的實(shí)際應(yīng)用。
【成果簡(jiǎn)介】
近日，西安交通大學(xué)電信學(xué)院“青年千人”劉明教授課題組研究了基于電場(chǎng)調(diào)控的柔性自旋電子器件，并實(shí)現(xiàn)了磁疇翻轉(zhuǎn)的可視化觀測(cè)。該成果首次嘗試將磁電耦合效應(yīng)從平面研究推廣到柔性曲面研究，很好地填補(bǔ)了柔性自旋電子領(lǐng)域磁電復(fù)合技術(shù)的空白，具有突破性的意義。柔性基底上電場(chǎng)可控的反鐵磁-鐵磁轉(zhuǎn)變迎合了當(dāng)前磁性器件的功能需求，因而該成果將為新一代可穿戴，低功耗，快響應(yīng)，易集成柔性電子元器件的制備與研發(fā)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
【圖文導(dǎo)讀】
圖1不同基底的(Pt/Co)2/Ru/(Co/Pt)2人工反鐵磁實(shí)物圖片及其基本磁性表征
(a)Kapton (I)和云母上(II)呈彎曲態(tài)的(Pt 9 ?/ Co 7.5 ?)2 / Ru (0.95nm)/ (Co 7.5 ? / Pt 9 ?)2 / Ta(3.5nm)人工反鐵磁。 右圖III顯示的是離子膠(IG)； (b)和(c)是(Pt / Co)2 / Ru /(Co / Pt)2 / Ta / Mica人工反鐵磁的磁滯回線Ru厚度依賴特性； (d-i)在極性MOKE模式下觀察到的(Pt 9 ? / Co 7.5 ?)2 / Ru(10.3 ?)/ (Co 7.5 ? / Pt 9 ?)2 / Ta(3.5nm)/Mica結(jié)構(gòu)的垂直動(dòng)態(tài)磁化反轉(zhuǎn)。
展開 可穿戴｜劍橋大學(xué)開發(fā)新型電子織物，可被制成電視功能窗簾或智能衣物
研究人員基于此方案，使用纖維編織了一些電子組件，其可靠性和耐用性得到了整體提高。最后，他們還使用導(dǎo)電粘合劑和激光焊接技術(shù)將多個(gè)光纖組件連接在了一起。
結(jié)合這些技術(shù)，研究人員最終通過(guò)現(xiàn)有成熟的、可擴(kuò)展的紡織品制造工藝將多種功能模塊整合到一塊大尺寸的智能織物上。
由此技術(shù)制造的智能織物可以用作顯示器、監(jiān)控各種輸入或存儲(chǔ)能量以備后用。該織物可以檢測(cè)射頻、觸摸、光線和溫度信號(hào)。它也可以卷起來(lái)，因?yàn)樗鞘褂矛F(xiàn)有成熟紡織工藝制造的。可以想象，未來(lái)我們可以用這種方式制造大尺寸可卷起的功能性織物。
研究人員表示，他們的這種織物顯示器原型為下一代電子紡織品應(yīng)用鋪平了道路，應(yīng)用領(lǐng)域包括可以產(chǎn)生和儲(chǔ)存自身能源的智能和節(jié)能建筑、物聯(lián)網(wǎng) (IoT)、分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)和交互式顯示器等領(lǐng)域。
“我們的這種方法建立在微納米技術(shù)、顯示器、傳感器、能源技術(shù)和現(xiàn)有紡織制造工藝的融合之上，”劍橋大學(xué)工程系與Luigi Occhipinti博士以及Manish Chhowalla教授共同領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的Jong min Kim教授說(shuō)道，“這是我們朝著在日常應(yīng)用中充分利用可持續(xù)、便捷電子纖維和電子紡織品方向邁出的重要一步，而且這也僅僅是個(gè)開始。”
“通過(guò)集成基于光纖的電子、光子、傳感和能源功能，我們可以設(shè)計(jì)和制造出全新類別的智能設(shè)備和系統(tǒng)，”同樣來(lái)自劍橋大學(xué)工程系的Occhipinti博士說(shuō)，“通過(guò)釋放紡織品制造的全部潛力，我們很快就會(huì)看到自供電物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備無(wú)縫集成到日常物品和許多其他行業(yè)應(yīng)用中。”
目前，這些研究人員正在與歐洲的一些合作者展開合作，以期望將該技術(shù)用到人們?nèi)粘＝佑|的生活物品上。另外，他們還有一個(gè)研究方向——將一些可持續(xù)材料整合為纖維，進(jìn)而提供一種新型能源紡織系統(tǒng)。
展開 ：高性能橡膠基柔性可穿戴多功能傳感器
近年來(lái)，柔性可穿戴功能傳感器的迅速發(fā)展改變了傳統(tǒng)的醫(yī)療診斷模式，賦予其可穿戴、舒適、遠(yuǎn)程操作、及時(shí)反饋等綜合特性，推動(dòng)了可穿戴人體活動(dòng)監(jiān)測(cè)和個(gè)人健康管理的出現(xiàn)。在眾多可穿戴傳感器的應(yīng)用中，應(yīng)變傳感和溫度傳感是重要的研究方向。應(yīng)變響應(yīng)的高靈敏度是準(zhǔn)確檢測(cè)人體引起的細(xì)微運(yùn)動(dòng)（例如脈搏和心跳）到關(guān)節(jié)、肌肉大尺度動(dòng)作的關(guān)鍵。同時(shí)，實(shí)時(shí)且連續(xù)的皮膚溫度監(jiān)測(cè)對(duì)于預(yù)測(cè)人體和熱環(huán)境的認(rèn)知狀態(tài)以及疾病的早期診斷至關(guān)重要。一般來(lái)說(shuō)，為了滿足全人體運(yùn)動(dòng)檢測(cè)和實(shí)時(shí)溫度變化監(jiān)測(cè)的基本要求，傳感器不僅要具備寬廣的響應(yīng)范圍和全工作范圍內(nèi)的高靈敏度，還必須具備較高的電阻溫度系數(shù)和溫度分辨力。然而，目前大多數(shù)可穿戴傳感材料的實(shí)際應(yīng)用普遍受限于柔性拉伸、靈敏度與力學(xué)強(qiáng)度不理想，導(dǎo)電率較低、熱敏性差以及感官功能單一等問(wèn)題。
近期，廣西大學(xué)徐傳輝教授課題組設(shè)計(jì)了一種以橡膠為基材，具有高靈敏度、低檢測(cè)限、高溫度系數(shù)和高力學(xué)強(qiáng)度的多功能柔性傳感器材料。該橡膠復(fù)合材料由羧基丁苯橡膠（XSBR）與天然高分子絲膠（SS）非共價(jià)鍵修飾的碳納米管（CNTs）通過(guò)加工手段調(diào)控膠乳復(fù)合成膜制備（如圖1）。
圖1 XSBR/SSCNT傳感器的制備與形貌表征
其中SS來(lái)源蠶絲屬可再生資源，能夠提高碳納米管在橡膠基體中的分散性，而不會(huì)對(duì)CNTs造成任何化學(xué)破壞。由此制備的XSBR/SSCNT傳感器能夠檢測(cè)細(xì)微和大的變形，具有217%伸長(zhǎng)率、12.58 MPa拉伸強(qiáng)度、25.98 高靈敏度（即應(yīng)變系數(shù)）、1% 應(yīng)變低檢測(cè)限，0.071 S/m高電導(dǎo)率和 0.504 wt%滲透閾值（如圖2）。
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大連化物所史全研究員團(tuán)隊(duì)CEJ：研發(fā)出柔性復(fù)合相變材料膜并應(yīng)用于可穿戴光-熱管理器件
近日，中科院大連化物所熱化學(xué)研究組（DNL1903）史全研究員團(tuán)隊(duì)在柔性相變材料研究方面取得新進(jìn)展，通過(guò)簡(jiǎn)單易行的策略合成了石墨烯基的復(fù)合相變材料膜，并將其應(yīng)用于可穿戴的光-熱管理器件。該復(fù)合相變材料膜具有優(yōu)異的柔韌性、儲(chǔ)熱能力、光熱轉(zhuǎn)化能力，為智能可穿戴光-熱管理器件的研究提供了新思路。
相變儲(chǔ)能材料能夠在相對(duì)恒定的溫度下吸收和釋放大量相變潛熱，目前廣泛應(yīng)用于熱能儲(chǔ)存和溫度控制的熱管理領(lǐng)域。然而，傳統(tǒng)相變材料本身固有的液態(tài)泄漏、弱吸光能力以及固態(tài)剛性使其在可穿戴的智能光-熱轉(zhuǎn)化器件研究中極具挑戰(zhàn)性。
針對(duì)該問(wèn)題，史全研究員團(tuán)隊(duì)以聚合物和石墨烯為原料合成了具有優(yōu)異柔韌性的復(fù)合石墨烯膜，并將相變材料復(fù)合其中得到柔性的復(fù)合相變材料膜。該復(fù)合相變材料膜具有優(yōu)秀的形狀穩(wěn)定性，即使在高于相變溫度時(shí)仍然保持固態(tài)而不發(fā)生泄漏；同時(shí)，該復(fù)合相變材料膜具有高相變材料負(fù)載量，表現(xiàn)出優(yōu)異的儲(chǔ)熱能力，即使經(jīng)過(guò)500個(gè)熱循環(huán)和彎曲循環(huán)仍然保持穩(wěn)定；此外，該復(fù)合相變材料膜具有出色的光-熱轉(zhuǎn)化能力，可迅速將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能儲(chǔ)存，轉(zhuǎn)化效率最高可達(dá)96%。研究人員進(jìn)一步將該復(fù)合相變材料膜貼到人體模型表面，結(jié)果表明在彎曲狀態(tài)其仍然表現(xiàn)出穩(wěn)定的光-熱轉(zhuǎn)化性能。該復(fù)合相變材料膜表現(xiàn)出可應(yīng)用于人體可穿戴光-熱管理領(lǐng)域的潛力，為可穿戴智能織物的開發(fā)提供了新的方向。
展開 納米能源所：用于可穿戴電子器件的自愈合固態(tài)聚合物電解質(zhì)！
基于這種特殊的自愈合固態(tài)聚合物電解質(zhì)的相應(yīng)固態(tài)鋰金屬電池在室溫下具有穩(wěn)定的循環(huán)性能，在可穿戴電子器件中具有廣闊的應(yīng)用前景。
光學(xué) | 仿真技術(shù)推動(dòng)可穿戴健康監(jiān)測(cè)設(shè)備領(lǐng)域革新
效率：通過(guò)進(jìn)行光傳播、光散射和光吸收仿真，工程師可優(yōu)化光學(xué)傳感器的能效，從而可延長(zhǎng)電池使用壽命。
準(zhǔn)確度：使用先進(jìn)的光線追跡和波動(dòng)光學(xué)仿真，Ansys可確保可穿戴設(shè)備能夠在不同條件下提供精確可靠的測(cè)量結(jié)果。
熱管理：光學(xué)系統(tǒng)通常會(huì)產(chǎn)生熱量，而這會(huì)影響性能和用戶舒適度。Ansys的多物理場(chǎng)仿真功能可助力應(yīng)對(duì)熱挑戰(zhàn)，確保實(shí)現(xiàn)最佳功能。
橋接可穿戴健康監(jiān)控設(shè)備與AR/VR
可穿戴健康監(jiān)測(cè)設(shè)備與AR/VR技術(shù)的融合，為醫(yī)療保健和健康領(lǐng)域帶來(lái)了突破性的發(fā)展?jié)摿?。想象一下以下情景：健身追蹤器不僅能監(jiān)控您的重要器官，而且還能將個(gè)性化的鍛煉指導(dǎo)投射到AR眼鏡中；還有沉浸式康復(fù)計(jì)劃的VR應(yīng)用，這些應(yīng)用是針對(duì)可穿戴設(shè)備收集的實(shí)時(shí)生物識(shí)別數(shù)據(jù)而為您量身定制的。
Ansys光學(xué)產(chǎn)品在實(shí)現(xiàn)這些可能性的過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。例如，AR/VR系統(tǒng)依靠鏡頭和反射鏡等傳統(tǒng)光學(xué)組件，以及全息光學(xué)單元（HOE）和超表面等組件來(lái)提供無(wú)縫視覺(jué)效果。Ansys仿真工具可幫助設(shè)計(jì)人員優(yōu)化這些組件的清晰度、亮度和耐用性，從而確保卓越的用戶體驗(yàn)。此外，與AR/VR系統(tǒng)集成的可穿戴健康監(jiān)測(cè)設(shè)備還需要可靠的光學(xué)連接，而這可以通過(guò)Ansys光學(xué)產(chǎn)品精確的建模與驗(yàn)證來(lái)實(shí)現(xiàn)。
推動(dòng)消費(fèi)類電子創(chuàng)新發(fā)展
隨著光學(xué)仿真技術(shù)的不斷進(jìn)步，更廣泛消費(fèi)電子市場(chǎng)也能從中受益匪淺。智能手表、健身手環(huán)和AR眼鏡等設(shè)備不再是獨(dú)立的電子設(shè)備，相反，它們是更大生態(tài)系統(tǒng)的互連組件，旨在提高便利性并助力用戶健康。
Ansys光學(xué)產(chǎn)品通過(guò)提供全面的仿真解決方案，助力消費(fèi)類電子企業(yè)加速創(chuàng)新并縮短產(chǎn)品上市進(jìn)程。
展開 可穿戴 | KAIST開發(fā)出比發(fā)絲更薄的白色OLED纖維技術(shù)
CINNO Research產(chǎn)業(yè)資訊，KAIST(韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院）4月20日表示，電氣和電子工程系崔京哲教授研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了在比頭發(fā)更薄的線上實(shí)現(xiàn)白色OLED的技術(shù)。該技術(shù)有望在電子纖維顯示屏上應(yīng)用。
KAIST研究人員開發(fā)的白色OLED電子纖維顯示概念圖
崔敬哲教授研究團(tuán)隊(duì)基于自主研發(fā)的深涂層技術(shù)，一直致力于用電子纖維實(shí)現(xiàn)熒光OLED或可驅(qū)動(dòng)的高效磷光RGB OLED等顯示必需要素技術(shù)的研究。但是，白色OLED技術(shù)的開發(fā)卻遇到重重困難，這是實(shí)現(xiàn)全彩顯示或照明等的必要要素技術(shù)。
三原色OLED具有單一的積層結(jié)構(gòu)，但白色OLED擁有高達(dá)其2~3倍的多重積層結(jié)構(gòu)，難以在纖維上實(shí)現(xiàn)。另外，位于多層積層結(jié)構(gòu)中間的電荷生成層(CGL)比其他有機(jī)層薄，是易受纖維曲率影響的結(jié)構(gòu)。這也是為什么不適合在纖維上實(shí)現(xiàn)白色OLED的原因。
研究團(tuán)隊(duì)注意到適合纖維結(jié)構(gòu)的深涂層白色單發(fā)光層設(shè)計(jì)。由三原色發(fā)光材料和電荷平衡的多個(gè)電荷運(yùn)輸體組成的白色單發(fā)光層通過(guò)模擬和優(yōu)化過(guò)程進(jìn)行設(shè)計(jì)。另外，對(duì)材料進(jìn)行了設(shè)計(jì)，使深度涂層工藝成為可能。為了承受彎曲、壓力、水等，穩(wěn)定運(yùn)行，保護(hù)層也進(jìn)行了涂層。
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