可穿戴電子的案例
清華大學張瑩瑩AM: 一篇綜述帶你領略柔性可穿戴電子器件中碳材料的風采
（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(tǒng)：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(yōu)勢（例如良好的導電性、高化學和熱穩(wěn)定性、可設計成各種柔性宏觀形態(tài)、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(fā)將會極大地促進下一代智能醫(yī)療系統(tǒng)的發(fā)展。
【團隊介紹】
張瑩瑩課題組隸屬于清華大學化學系，兼屬清華大學微納米力學與多學科交叉創(chuàng)新研究中心。主要圍繞納米碳材料和絲蛋白材料的制備科學、物理與化學性能開展研究，重點發(fā)展面向柔性可穿戴系統(tǒng)的新型電子材料與器件。
展開 突破：可穿戴鈣鈦礦太陽能電池效率15%！
可穿戴電子是未來電子元器件研究發(fā)展的重要方向，其中電源是核心的組成部分。電源的獲取方式和效率影響著未來可穿戴電子的設計與功能。目前，可穿戴電子設備的電源主要為鋰離子電池，其固有特性一定程度上限制了可穿戴電子的戶外使用性、安全性和人體皮膚貼合性。
近年來，金屬有機雜化鈣鈦礦太陽能電池以其優(yōu)越的光電轉換性能受到廣泛關注，為其作為電源應用于可穿戴電子設備提供了可能。然而到目前為止，柔性鈣鈦礦太陽能電池尚未能實際應用于可穿戴電子設備中。其重要原因之一是鈣鈦礦材料本身的易脆性，導致大面積電池效率重現(xiàn)性差和無法適合復雜的人體動作。
在科技部、國家自然科學基金委和中國科學院的大力支持下，中科院化學研究所綠色印刷重點實驗室研究員宋延林課題組科研人員近年來在印刷制備鈣鈦礦晶體及電池器件方面開展了研究。他們在印刷制備鈣鈦礦材料方面取得進展，實現(xiàn)了相比傳統(tǒng)工藝更環(huán)保的噴墨打印制備(J. Mater. Chem. A 2015,3, 9092-9097)；通過控制打印過程實現(xiàn)了鈣鈦礦單晶材料的可控生長(Sci.Adv.,2018,4,eaat2390;Small,2017,13,1603217)。基于電池器件圖案化設計也取得系列進展(Adv. Mater. 2018,30,1804454; Adv.Energy Mater., 2018,8,1702960.; Nano Energy, 2018,46:203-211; NanoEnergy, 2018,51:556-562)，并通過納米組裝-印刷方式制備蜂巢狀納米支架作為力學緩沖層和光學諧振腔，從而顯著提高了柔性鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率和力學穩(wěn)定性(Adv.Mater.2017,29,1703236)。
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！
此外，固態(tài)聚合物電解質中的超分子框架還可以使鋰金屬電池具有靈活性，能應用于可穿戴電子設備。
本文中，作者通過動態(tài)交聯(lián)亞胺鍵設計并合成了用于柔性固態(tài)鋰金屬電池的一種新的聚環(huán)氧乙烷基自愈合固態(tài)聚合物電解質，這種自愈合固態(tài)聚合物電解質具有良好的自愈合能力、優(yōu)異的力學性能和電化學特性，基于可逆亞胺鍵的動態(tài)共價聚合物網(wǎng)絡，通過降低聚合物結晶度顯著改善自愈合固態(tài)聚合物電解質的離子導電性，并賦予電解質強粘附性，這有利于電解質與電極之間的有效接觸。所制備的自愈合固態(tài)聚合物電解質在25°C下的離子電導率高達7.48×10?4，電化學窗口較寬，極限拉伸應變達到524%，此外，這種電解質材料可以自發(fā)地恢復其結構和功能，而無需額外的外部處理。組裝的Li|SHSPE|LiFePO4電池在室溫下具有極好的循環(huán)穩(wěn)定性，循環(huán)300周后比容量超過126.4mAh g?1。基于這種特殊的自愈合固態(tài)聚合物電解質的相應固態(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用前景。
展開 《Science》子刊：給可穿戴電子供能—柔軟、可延展的微型熱電“彈簧”
近年來發(fā)展火熱的物聯(lián)網(wǎng)被稱為繼計算機、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)中的微電子設備供能是一大難題。熱電發(fā)電器的應運發(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)異的幾何和力學特性使其在可穿戴電子等領域有著廣闊前景。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。對于二維薄膜熱電發(fā)電器來說，這個距離受厚度所限，一般不超過幾個微米。當它工作于皮膚表面時（圖1a），熱傳遞方向的熱阻極小，導致溫差和熱電轉換效率大打折扣。一個最直接的解決方案是將二維材料卷起來并豎立在皮膚表面，從而大大提高熱傳遞方向的距離（圖1b）。可惜利弊相依，這種方案同時帶來了制備工藝上的困難和力學柔性上的犧牲。有沒有一種方法，既能保留二維薄膜材料的力學柔性，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，美國西北大學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)半導體加工工藝，首次提出了利用非線性屈曲力學組裝來實現(xiàn)的一種三維微型熱電發(fā)電器。
展開 
哈工大團隊發(fā)明 “體溫發(fā)電機”，可實時為LED燈供電，未來穿戴設備不再需要電池？
近年來，已有不少科學家開發(fā)出了先進的電子皮膚技術，電子皮膚不僅能顯示信息，而且還具備觸覺傳感、測量血壓、脈搏等功能，兩類技術結合起來勢必會碰撞出新的火花。
參考資料：
https://www.cell.com/cell-reports-physical-science/fulltext/S2666-3864(21)00102-8?utm_source=EA
?相關進展
大連化物所史全研究員團隊CEJ：研發(fā)出柔性復合相變材料膜并應用于可穿戴光-熱管理器件
日本高校制成以體溫發(fā)電的新型材料
華中科技大學楊榮貴教授團隊《Sci.Adv.》：可自修復，可回收和樂高式模塊化的高性能可穿戴熱電發(fā)電機
中科院蘇州納米所張珽研究員團隊在基于可持續(xù)柔性水伏發(fā)電機的自供能可穿戴傳感系統(tǒng)研究取得新進展
中科院納米能源所王中林院士團隊：纖維/織物基壓電和摩擦電納米發(fā)電機應用于可穿戴電子和人工智能系統(tǒng)
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展開 新型柔性薄膜晶體管：有望帶來高性能柔性可穿戴設備！
導讀
近日，中國山東大學與英國曼徹斯特大學的研究人員在柔性電子領域取得一項重要進展，他們開發(fā)出超高速的新型柔性納米晶體管。它由氧化物半導體制成，能以1GHz 的基準速度運行。
背景
傳統(tǒng)電子產(chǎn)品，往往會給我們一種“僵硬”的印象，它們無法經(jīng)受彎曲、扭曲和拉伸。然而，新興的柔性電子產(chǎn)品卻彌補了傳統(tǒng)電子產(chǎn)品的這些不足。特別是對于可穿戴設備來說，柔性電子技術的發(fā)展大大改善了用戶的佩戴體驗，更加適應人體的自由運動。
之前，筆者曾介紹過許多柔性電子產(chǎn)品，例如：柔性電池、柔性液晶屏、柔性可穿戴傳感器、柔性的有機閃存、柔性超級電容、柔性微處理器、柔性觸控傳感器、柔性天線、柔性電子紙張等等。為了讓大家有一個更直觀的認識，下面通過圖片進行展示：
（圖片來源：加州大學圣地亞哥分校）
（圖片來源：日本東北大學）
（圖片來源：佛羅里達州立大學）
（圖片來源：KAIST）
（圖片來源：曼徹斯特大學）
（圖片來源：英屬哥倫比亞大學）
（圖片來源：Graphene Flagship）
（圖片來源： Mats Tiborn）
創(chuàng)新
近日，在柔性電子領域又出現(xiàn)一項重要研究進展。中國山東大學（ Shandong University）與英國曼徹斯特大學（University of Manchester ）的研究人員合作開發(fā)出一種新型超高速的柔性納米晶體管，也稱為“薄膜晶體管”（TFT）。它由氧化物半導體制成，能以1GHz 的基準速度運行。
技術
TFT 是一種通常應用于液晶顯示屏（LCD）中的晶體管。具有LCD顯示屏的大多數(shù)現(xiàn)代電子設備，例如智能手機、平板電腦和高清電視，都具有TFT。
TFT是如何工作的呢？
展開 清華蹇木強Science China Materials綜述：碳材料基柔性可穿戴傳感器
全印刷技術是一種很有前途的柔性傳感器制造方法，可用于制造大規(guī)模的傳感器陣列。此外，經(jīng)過簡單的碳化處理，具有宏尺度結構的生物材料，如機織結構，已被用作高性能柔性傳感器的活性材料。制造具有高檢測范圍的高伸縮性和敏感的應變或壓力傳感器仍然是具有挑戰(zhàn)性的。為了實現(xiàn)這些目標，功能材料的適時化和傳感器的結構設計仍然是至關重要的。雖然基于碳材料的溫度傳感器已經(jīng)被報道，但是它們的靈敏度仍然太低，不能監(jiān)測體溫。為實現(xiàn)體溫的準確測量，需要進一步探索新的傳感機理和傳感器的合理設計。高度集成多個柔性傳感器以同時監(jiān)測多個信息是非常需要的。為了精確地獲得相應的刺激，分離不同的信號是至關重要的。通過將不同傳感器的柔性傳感器集成在不同的信號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換和存儲裝置的集成對于可穿戴電子設備的實際應用是必需的。基于壓電或摩擦電效應的自供電柔性傳感器已被報道為一種十分可行的方法。
展開 沈國震課題組：用于可穿戴觸摸鍵盤的新型柔性觸覺傳感器
柔性觸覺傳感器作為可穿戴電子設備的核心部件，在消費電子、軍事、醫(yī)療健康等領域呈現(xiàn)出巨大的市場前景。
最近，中國科學院半導體研究所沈國震課題組成功研制出一種基于具有特殊微結構的銀納米線/PDMS復合電介質層材料的柔性透明電容式壓力傳感器，實現(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平面結構的電介質層器件相比，所制備的傳感器具有更高的靈敏度(0.831 kPa?1，<0.5 kPa)，更低的檢測范圍，更好的穩(wěn)定性和耐久性。本文對導電填料含量和微結構的增強傳感機 理也進行了討論。
此外，作者還研制了一個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)，實現(xiàn)了壓力觸覺傳感器在電子皮膚與人機交互中的應用。
參考文獻：
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 西南交大楊維清/張海濤，UCLA陳俊：空氣穩(wěn)定的導電聚合物油墨，打印可穿戴微型超級電容器
【科研摘要】
預計在物聯(lián)網(wǎng)時代，打印電子產(chǎn)品將促進廣泛分布的可穿戴電子產(chǎn)品。然而，開發(fā)廉價且穩(wěn)定的電極油墨仍然是打印電子行業(yè)和學術界的重大挑戰(zhàn)。最近，為了克服聚苯胺的弱親水性，
西南交通大學
楊維清教授
/
張海濤副教授
，和加州大學洛杉磯分校
陳俊助理教授
團隊
通過一種簡便的組裝分散策略設計出了一種低成本，易于制造且空氣穩(wěn)定的
導電聚合物（
CP）墨水，該策略可提供約10
?
2
S cm的高電導率以及在0.5 A g
-1
（脫水狀態(tài)）下具有顯著的386.9 F g
-1
的比電容。
不含添加劑的CP墨水通過噴涂方法直接用于
打印
可穿戴式微型超級電容器（MSC），可提供較高的面電容（96.6 mF cm
-2
）和體積電
容（
26.0 F cm
-3
），
性能優(yōu)于大多數(shù)最先進的基于CP的超級電容器。這項工作為實現(xiàn)可擴展的MSC提供了一種新方法，從而為下一代分布式電子產(chǎn)品提供了一種經(jīng)濟高效，環(huán)保且普及的能源解決方案。
相關論文以題為
Air-Stable Conductive Polymer Ink for Printed Wearable Micro-Supercapacitors
發(fā)表在《
Small
》上。
【科研摘要】
圖1
用于打印的可穿戴
MSC的空氣穩(wěn)定型導電聚合物油墨。
圖2
CP油墨的特性和性能。
圖3
基于
CP墨水的MSC的電化學性能。
圖4
集成
MSCs電路的電化學性能。
展開 武培怡教授團隊ACS Nano：多功能智能可穿戴纖維織物
機械適應性強、便攜、質輕且可縫制、耐久使用、可水洗和穿戴舒適的纖維電子產(chǎn)品，已逐漸成為新興生物集成設備的理想選擇。特別是柔性、可形變、持久耐用，透氣和易制備的纖維織物產(chǎn)品，幾十年來一直是可穿戴電子織物和電子皮膚領域的研究熱點。隨著制備工藝的快速發(fā)展，可穿戴織物電子產(chǎn)品在人工智能、人機交互、大數(shù)據(jù)管理、物聯(lián)網(wǎng)等領域扮演著越來越重要的作用。但就現(xiàn)有技術而言，開發(fā)出可以模擬生物體感知功能，同時超越生物感知能力的織物傳感器，仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。
武培怡教授課題組近年來報道了一系列用水凝膠和彈性體材料來模擬生物皮膚和組織的力學、傳感、和刺激響應特性：實現(xiàn)了離子皮膚的多功能性制備(Adv. Mater. 2017, 29, 1700321; Nat. Commun. 2018, 9, 1134; ACS Nano, 2018, 12, 12860-12868; Mater. Horiz. 2019, 6, 538-545; Adv. Funct. Mater. 2020, 30, 1908018)。同時，課題組成員近幾年推成出新，努力進取，將多功能傳感能力積極拓展到溶劑識別(Nat. Commun. 2019, 10, 3429)和信息智能加密和傳輸、危險預警等應用領域 (Adv. Mater. 2021, 33, 2008479; ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13, 5, 6731–6738)。
近期，武培怡教授團隊利用濕法紡絲技術制備了一種具有多功能感知能力的Kevlar/MXene (KM)智能可穿戴纖維織物。該纖維織物可被多次清洗和縫織。
展開 《AM》 溶液處理可拉伸Ag2S半導體薄膜，用于可穿戴式自供電非易失性存儲器
【科研摘要】
與可塑性金屬和有機材料中觀察到的大塑性變形相比，無機半導體由于其固有的鍵合特性而具有有限的可塑性（
<0.2％），從而限制了其在可拉伸電子產(chǎn)品中的廣泛應用。最近，蔚山國立科學技術學院Ju‐Young Kim，Moon Kee Choi 和Jae Sung Son教授團隊報道了韌性α-Ag2S薄膜的固溶處理合成以及全無機，自供電和可拉伸存儲設備的制造。分子Ag2S復雜溶液是通過化學還原Ag2S粉末，制造晶圓級高度結晶的Ag2S薄膜而合成的。薄膜由于其固有的延展性而顯示出可拉伸性，從而在14.9％的拉伸應變下保持了結構完整性。
此外，
基于Ag
2
S的電阻式隨機存取存儲器具有出色的雙極開關特性（離子/Ioff比約為10
5
，操
作耐力
100個循環(huán)，保持時間大于10
6
s）以及出色的機械拉伸性（性能不會降低）達到52％的可拉伸性）。同時，該器件在多種化學環(huán)境和
?
196至300°C的溫度下具有極高的耐用性，尤其是在85％的相對濕度和85°C的溫度下保持168小時的性能。
演示了將自供電存儲器與運動傳感器結合使用，以用作可穿戴式醫(yī)療保健監(jiān)視系統(tǒng)，為設計可在現(xiàn)實環(huán)境中日常生活中使用的高性能可穿戴電子設備提供了潛力。
相關論文以題為
Solution‐Processed Stretchable Ag
2
S Semiconductor Thin Films for Wearable Self‐Powered Nonvolatile Memory
發(fā)表在《
A
dvanced Materials
》上。
【主圖導讀】
圖1
Ag
2
S薄膜的固溶處理制造。
a）通過溶液法制造Ag2S薄膜的示意圖。
展開 
一種用于可穿戴和個人熱管理的柔性熱電材料
近年來，可穿戴電子技術的快速發(fā)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(tài)。相對于傳統(tǒng)的集中空調(diào)系統(tǒng)，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(diào)節(jié)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(nèi)在柔性熱電(TE)材料來制造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(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)實現(xiàn)了相當大的可以驅動可穿戴設備的身體熱發(fā)電，但大多數(shù)還沒有實現(xiàn)對人體等任意幾何形狀的有效主動冷卻。因此，開發(fā)一種能夠同時實現(xiàn)高性能的身體熱發(fā)電和主動冷卻的可穿戴TED對于個人熱管理具有重要意義。
02
成果掠影
柔性熱電器件(f- TEDs)可實現(xiàn)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(tǒng)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(xiàn)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(fā)生斷裂。基于這些問題，鄭州大學毛彥超教授聯(lián)合河南農(nóng)業(yè)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(tài)共價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)了一種自修復和可回收的f- TED。
展開 西安交大《AFM》封面文章：工程化水凝膠可穿戴領域重要進展！
然而，現(xiàn)有的柔性可穿戴傳感器多基于石墨烯、Ecoflex、織物等材料，因存在器件-皮膚界面機械強度失配、穿戴不適、生物相容性不足等問題，難以實現(xiàn)廣泛應用。水凝膠是一種高含水量的三維網(wǎng)狀聚合物，具有優(yōu)異的生物相容性和接近人體皮膚的彈性模量，成為發(fā)展下一代柔性可穿戴傳感器的理想選擇。
然而，發(fā)展水凝膠柔性傳感器仍面臨以下挑戰(zhàn)：1、水凝膠容易失水，進而引起機械、電學等性能發(fā)生改變，導致器件性能不穩(wěn)定；2、高含水量增加水凝膠與其它基底或電極材料之間的鍵合難度。解決水凝膠的水分蒸發(fā)和弱界面粘接問題，提升耐用性和長期穩(wěn)定性，以及開發(fā)低成本、大面積水凝膠柔性器件制備技術是實現(xiàn)其工程化應用的關鍵。
為此，西安交通大學蔣莊德院士、趙立波教授團隊和加州大學洛杉磯分校Ali Khademhosseini教授課題組首次探索了明膠-甲基丙烯酸酯水凝膠（Gelatin methacryloyl，GelMA）用于發(fā)展柔性觸覺器件的可行性，研發(fā)了一種基于GelMA的高靈敏度、透明、皮膚適形、可完全溶液加工的柔性可穿戴觸覺傳感器，有效克服上述難題，并實現(xiàn)了在人身體上的可穿戴醫(yī)療應用。該GelMA柔性傳感器可經(jīng)受住3500多次循環(huán)壓力作用，在72小時內(nèi)能保持測量性能穩(wěn)定，并可實現(xiàn)低成本、大面積制備，為實現(xiàn)水凝膠柔性傳感器的工程化應用帶來了新希望。
（a）GelMA水凝膠柔性觸覺傳感器的結構設計示意圖（b）完全基于溶液加工的制備技術。（c）GelMA水凝膠柔性觸覺傳感器照片（d）GelMA水凝膠觸覺傳感器的循環(huán)試驗結果
該水凝膠柔性觸覺傳感器采用電容檢測原理，利用GelMA為介電彈性體，通過壓力感知來實現(xiàn)人體生理信號檢測。
展開 中山大學吳進：高穩(wěn)定/超靈敏/可拉伸/快響應/可穿戴水凝膠薄膜溫度傳感器
【科研摘要】
導電水凝膠可用于與皮膚集成在一起的可穿戴電子設備中，但是現(xiàn)有基于水凝膠的溫度傳感器的整體結構限制了佩戴舒適性，響應
/恢復速度和靈敏度。
最近
，
中山大學
吳進副教授
團隊
設計了基于新型薄膜夾層結構（TFSS）的可拉伸且透明的溫度傳感器，
該傳感器顯示出前所未有的熱敏性（24.54％/°C），快速響應時間（0.19 s）和恢復時間（0.08 s），寬廣的檢測范圍（
?
28至95.3°C），高分辨率（0.8°C）和高穩(wěn)定性。
薄的水凝膠層（12.15μm）被兩層薄的彈性體層封裝，可防止水蒸發(fā)并增強熱傳遞，從而提高穩(wěn)定性并加快響應/恢復速度。摻入水
凝膠的可水合溴化鋰（
LiBr）進一步提高了非干燥和抗凍能力，使其能夠在極端干旱的環(huán)境中避免脫水，并在零下溫度以下凍結（凝固點低于-120°C）。一項比較研究表明，
在室溫下，TFSS傳感器在電容模式下顯示的熱靈敏度是傳統(tǒng)電導/電阻模式下的熱靈敏度的幾倍。
重要的是，提出了一種基于水平平板電容模型的新機制，以通過考慮TFSS的介電常數(shù)和幾何變化來理解高靈敏度。薄的TFSS，可拉伸性和透明性使該傳感器能夠舒適地貼合在人體皮膚上，以便實時可靠地監(jiān)視各種人體運動，身體狀態(tài)，皮膚溫度等，而不會影響外觀。
相關論文以題為
Ultrasensitive, Stretchable, and Fast-Response Temperature Sensors Based on Hydrogel Films for Wearable Applications
發(fā)表在《
ACS Appl. Mater. Interfaces
》上。
【主圖導讀】
圖
1.
展開 王中林院士團隊Nano Energy : 柔性摩擦納米發(fā)電機與柔性電池集成構筑可穿戴的自充電電源組
【引言】
柔性電子器件，例如可穿戴器件、電子皮膚和智能傳感器等，由于其獨特的柔性以及高效、低成本制造工藝受到了各界的矚目。為了實現(xiàn)全面的柔性，柔性的儲能系統(tǒng)不可或缺。在各種儲能裝置中，鋰離子電池(LIB)由于其高能量密度和良好的可循環(huán)性是便攜式電子產(chǎn)品的最佳選擇之一。然而，傳統(tǒng)LIB是剛性的，難以與柔性電子器件兼容。因此，應優(yōu)化集電器、電解液和包裝，以符合柔性器件的需求。最近，摩擦納米發(fā)電機(TENGs)因其收集機械能并將其轉化為電能而備受關注。TENG可以從日常人體運動中獲取能量，為LIB等儲能設備提供能量。研究人員已經(jīng)將TENG與各種儲能裝置集成以形成自供電系統(tǒng)。
【成果簡介】
近日，中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所王中林院士、孫春文研究員、西班牙馬德里材料研究所José Antonio Alonso教授(共同通訊作者)等將柔性摩擦納米發(fā)電機(TENG)與柔性電池集成構筑可穿戴的自充電電源組，并在Nano Energy上發(fā)表了題為“Structural and Electrochemical Properties of LiMn0.6Fe0.4PO4 as a Cathode Material for Flexible Lithium-ion Batteries and Self-charging Power Pack”的研究論文。作者首先通過中子粉末衍射(NPD)技術研究了Fe摻雜對LiMnPO4(LMP)結構的影響。所制備的LiMn0.6Fe0.4PO4/碳(LMFP/C)材料在1C的電流密度下顯示出90 mAh·g-1的較高比容，是LiMnPO4/C的約5倍，其具有1000次循環(huán)以上的出色循環(huán)性能。
展開 