柔性智能可穿戴電子器件
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-12-31
柔性智能可穿戴電子器件的實(shí)例教程
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 【引言】
生物與數(shù)字世界之間的無縫連接已經(jīng)成為未來電子技術(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 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。
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，通過簡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 據(jù)他們說，這些柔性和功能性智能織物最終可以制成電池、超級(jí)電容器、太陽能電池板和其他設(shè)備等。
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柔性智能可穿戴電子器件的最新內(nèi)容
柔性、可拉伸的導(dǎo)電水凝膠是用作柔性智能可穿戴電子器件的良好材料。而目前大多數(shù)導(dǎo)電水凝膠力學(xué)性能較弱，無法承受實(shí)際應(yīng)用過程中大的應(yīng)力和應(yīng)變。通過構(gòu)建均勻的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及在網(wǎng)絡(luò)中引入足夠的能量耗散機(jī)制，有助于制備出高強(qiáng)韌的水凝膠。
這種創(chuàng)可貼不僅可以像傳統(tǒng)創(chuàng)可貼一樣用來療養(yǎng)傷口，還可以實(shí)現(xiàn)自供電的活動(dòng)傳感和人機(jī)互動(dòng)交流，為研發(fā)多功能傳感器件提供了一種廉價(jià)、方便和高效的方案，為可穿戴柔性智能電子器件的創(chuàng)新性發(fā)展開辟出廣闊發(fā)展空間。
較低的室溫離子電導(dǎo)率和窄電化學(xué)窗口嚴(yán)重阻礙了傳統(tǒng)聚氧乙烯基（PEO基）固態(tài)聚合物電解質(zhì)在高能量密度鋰金屬電池中的應(yīng)用。 中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所蒲雄研究員團(tuán)隊(duì)通過動(dòng)態(tài)交聯(lián)亞胺鍵設(shè)計(jì)并合成了一種用于固態(tài)鋰金屬電池的PEO基自愈合固態(tài)聚合物電解質(zhì)（SHSPE），所構(gòu)建的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)使這種固態(tài)聚合物電解質(zhì)具有自愈能力和優(yōu)異的力學(xué)性能，同時(shí)還具有超高的離子導(dǎo)電率和寬的電化學(xué)穩(wěn)定窗口。研究結(jié)果表明，采
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，通過簡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，多功能三維微器件在生物醫(yī)學(xué)器件、機(jī)器人和微機(jī)電系統(tǒng)等眾多領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。然而，受成型三維結(jié)構(gòu)尺寸及材料種類的限制，現(xiàn)有三維微結(jié)構(gòu)的制備、組裝方法難以滿足當(dāng)前三維微器件的快速發(fā)展需求。2015年《科學(xué)》的一篇封面論文報(bào)道了一種基于力學(xué)引導(dǎo)的三維屈曲組裝方法，依托一個(gè)預(yù)拉伸的彈性基底作為組裝平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)不同材料（金屬、聚合物、硅等）的跨尺度（微米至厘米）三維結(jié)構(gòu)組裝，為解決上述問題提供了一種新的途徑
【引言】
柔性和可穿戴電子產(chǎn)品因其在人體健康監(jiān)測(cè)和智能醫(yī)療系統(tǒng)中具有潛在的應(yīng)用而備受關(guān)注。碳材料因具有良好的導(dǎo)電性、本征或結(jié)構(gòu)柔性、質(zhì)輕、高穩(wěn)定性、易于化學(xué)修飾以及規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，而成為應(yīng)用于柔性可穿戴電子器件的明星材料。因此，致力于制備具有合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的碳材料的研究，將極大地助力下一代電子器件的發(fā)展。
【成果簡介】
【引言】
生物與數(shù)字世界之間的無縫連接已經(jīng)成為未來電子技術(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
