科学研究

          物理电子学研究所胡又凡研究员课题组在柔性可变形三维传感器研究中取得重要进展

          发布时间:2018-12-27

          作者:99真人线上娱乐本站

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          随着人们日益重视生理健康,越来越多的业界人士致力研发可贴附在人体各个部位的柔性可穿戴式传感器,用于监测温度、心率、肌电、血压等多种生理特征。然而,对于起伏很大、拉伸形变明显的身体部位,尚需构建一个更加立体的可变形结构,实现与皮肤在任何状态下的共形接触,提高信号质量,减少监测时的噪声。

          近日,99真人线上娱乐物理电子学研究所、纳米器件物理与化学教育部重点实验室胡又凡研究员课题组在相关研究中取得重要进展。他们首先采用银纳米线(具有良好的透光性、导电性和机械柔韧性)作为导电材料、聚对二甲苯作为衬底材料,构建3 μm厚的超薄AgNWs/parylene复合薄膜,在导电性、透明度、稳定性等方面均具有优势。随后,将其应用于心电监测和高频天线,所获取的心电信号电压幅值和信号特征与商用电极类似,可清晰记录各波形的特征性心电图峰;与此同时,制备的天线工作频段在4.3 GHz以上,可覆盖无线局域网(WLAN5GHz)和射频识别(RFID4.35.8 GHz)的工作范围,且具有良好的高频特性和全向性。更重要的是,课题组基于“剪纸”工艺原理,提出一种构建三维可变形电子系统的通用方案,包括合理的激光图案切割设计和独特的图形化流程。理论分析的结果证明通过切割图形的设计,可有效增强薄膜与人体皮肤之间的黏附性。他们利用此三维可调结构,构建可变形的透明湿度传感器,以手肘和手指关节为例,成功实现了这些部位的汗液监测。

          这一研究由此给出一种构建三维可变形传感系统的通用策略,证明了在各类皮肤曲面上实现高性能传感器系统的可行性,以及可应用于未来复杂皮肤表面的各类生理健康监测。201812月,相关工作以《剪纸启发的可共形贴附于生物曲面的柔性可变形三维传感器》(Kirigami-inspired deformable 3D structures conformable to curved biological surface)为题,发表于材料领域重要期刊《先进科学》(Advanced Science)(DOI: 10.1002/advs.201801070),并被选为当期封面(front cover);信息99真人线上娱乐2016硕士研究生杨超为第一作者,胡又凡研究员为通讯作者,主要合作者包括工99真人线上娱乐韦小丁研究员。上述研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划等经费支持。

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