基于本征可拉伸聚合物半导体的多重感知电子皮肤研究

来源 :郑州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:missao
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
电子皮肤作为一种能够与皮肤表面无缝衔接的可拉伸器件,因具有类似皮肤的传感能力引起了国内外研究人员的广泛关注。目前大部分电子皮肤已经能够实现模拟人类皮肤的一种到两种基本感知能力,例如对机械力和温度的感知能力。进一步开发超越人类皮肤现有功能的多重感知电子皮肤是电子器件的一个重要的发展方向。现有的多重感知电子皮肤主要依赖于不同传感材料的异质集成,这导致了其复杂的器件结构。此外,多重感知电子皮肤的拉伸性一般是通过非本征可拉伸材料的特殊机械结构设计实现的,包括波浪结构、蛇形结构和剪纸等。然而,这些方法存在制作复杂、结构可靠性差、成本高等缺点,并且进一步加剧了器件结构的复杂性。本征可拉伸的聚合物半导体作为构建电子器件的核心材料,已被广泛应用于各种可拉伸电子元件,包括可拉伸有机晶体管、可穿戴传感阵列、逻辑电路等。一些聚合物半导体由于其固有的半导体特性,自身可以感受力、温度和可见光等多种外界刺激。因此,基于本征可拉伸聚合物半导体构建具有简单结构的多重感知电子皮肤是非常有前景的。本文开发了一种基于本征可拉伸聚合物半导体的电子皮肤,其具有简单的结构且可以对力、温度和可见光进行多重感知。电子皮肤是以聚3-己基噻吩(poly(3-hexylthiophene),P3HT)纳米纤维渗透聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)复合材料作为可拉伸聚合物半导体,以及银纳米线(silver nanowires,Ag NWs)嵌入PDMS弹性基体作为可拉伸导体电极。整个器件采用简便的溶液法制造,所用的材料都是基于商用的前驱体,无需进一步合成,有利于规模化制造。该电子皮肤能够承受50%的拉伸应变,当用作可拉伸应变传感器时表现出高的灵敏度和良好的线性响应度,同样在检测压力、温度和可见光时也表现出良好的传感能力。在这种电子皮肤的基础上开发了可穿戴传感器件,可用于检测人体活动产生的各种力以及关节的弯曲运动。此外,我们进一步开发了基于多重感知电子皮肤的智能机械手传感和控制系统,可实现对机械手不同手势的识别,以及对触摸物体温度的测量,并可通过控制可见光束实现对机械手智能控制的功能。与传统的多重感知电子皮肤相比,这种电子皮肤由一个简单的单层传感薄膜构成,不依赖于对不同传感材料的异质集成和复杂的微结构设计。这种利用本征可拉伸聚合物半导体来构建结构简单的多重感知电子皮肤的策略将促进电子皮肤在不同领域的广泛应用,包括人造机器人皮肤、虚拟现实、智能手套、生物集成电子器件等。
其他文献
随着大数据时代的到来,数据共享已成为打破数据孤岛的主要手段。目前,通过具有强大存储能力和计算能力的云服务器进行协助是数据共享典型的实现方式,然而云服务器作为数据共享的中心服务器,其本质上受制于中心化信用模式,易于遭受单点故障或服务器恶意攻击的威胁。因此,如何减少对中心化云服务器的依赖、提高数据的安全性和隐私性成为了数据共享中亟需解决的问题。区块链作为具有计算能力的分布式账本,具备去中心化、去信任、
学位
涂尔干(1858-1917)的一生主要生活在摇摇欲坠的法兰西第三共和国,他深重地忧虑于法国以及整个欧洲社会世俗化以来出现的各种社会问题,同时他也深刻地洞悉到这些社会问题的实质是人的道德生活陷入了失范状态。显然,涂尔干从孔德那里承继的社会学事业就是一项道德事业——为现代的法国和欧洲社会追寻一个新的稳固的道德根基。从这个意义上讲,本文的内容就是呈现涂尔干如何追寻这样一个道德根基。毫无疑问,我国社会仍处
学位
仿制药因其药理活性高、治疗效果好、价格低廉等优势在全球医药市场迅猛发展,对于保障药品可及性、维护公共健康意义重大。中国的仿制药事业虽然起步较晚,但由于受到国家层面的高度重视和政策层面的大力支持,仿制药事业总体上发展速度较快、未来前景广阔。在全球化健康事业发展和中国仿制药产业兴起的双重背景下,我国已经初步建立了链接仿制药上市批准和原研药专利期届满的专利链接制度,但由于该制度是从国外引进,并且我国《专
学位
自然界中绝大多数物质具有热胀冷缩特性,但这种特性也会在一些生活实践中产生问题,如热膨胀引起精密测量仪器的精度下降,电子封装的热失配等,是实际应用中必须解决的问题。负热膨胀材料的发现为解决上述问题提供了一种非常有效的途径。负热膨胀材料具有负的膨胀系数,不仅可调节材料的膨胀性能,制备零或近零膨胀材料,同时也能改善其它性能,具有广阔的应用前景。如,负热膨胀材料Y2W3O12可用于固体氧化物燃料电池,极大
学位
超材料是人工设计的具有特定几何形状的亚波长结构材料,突破了传统材料的局限性,具有多种形式。完美吸收器属于超材料中的振幅调制器。可以对某种材料在物理几何尺度上进行合理有序的结构设计,进而使其具备完美吸收特性。经过设计的金属超材料可激发一种或多种等离激元共振模式,进而操控和控制光与物质相互作用实现完美吸收。而基于anapole模式的电介质超材料因其低损耗、无辐射的特性更使其成为了一种实现超窄带完美吸收
学位
光场调控在光通信,光场结构的改变,激光光束的改变等领域具有广泛的应用,随着人们对不同光场结构需求的增加,单一的光场结构已经不能满足所有领域的需求,使得光场调控的研究变得越来越有意义。本文的研究内容主要包括长焦深矢量光束和单焦点光学涡旋的产生两方面。一方面,具有高横向分辨率和长焦深的光学元件在材料处理、微观粒子的光学引导和等离子体波导的形成等应用中有重要的意义。目前,已经提出许多产生长焦深光束的方法
学位
《中华人民共和国义务教育法》明确指出了残障儿童教育是我国义务教育事业不可分割的一部分。为保障残障儿童拥有平等的义务教育权力,在2017年教育部等7部门发布了《第二期特殊教育提升计划(2017-2020年)》,对残障儿童义务教育入学问题无论是在国家层面、还是在社会各界的关注度得到了提高,残障儿童的义务教育入学问题也突显出来,从国家层面来看,残障儿童统计不完整、残障儿童仲裁机制缺乏、普童学校及特殊学校
学位
非相干光自干涉数字全息术是一种结合全息术、光电技术与计算机技术的高质量成像技术,具有无标记、非接触、快速实时、三维成像等特点。一方面,作为一种非相干成像技术,通过记录自发光的物体或非相干光源照明的物体全息图,解决了相干成像系统中存在的边缘伪影问题,降低了相干散斑噪声,提升了图像质量。另一方面,作为一种数字全息术,通过CCD或CMOS传感器等元件代替传统的感光材料来记录全息图、计算机模拟光波衍射过程
学位
国家《“十三五”推进基本公共服务均等化规划》强调,要以普惠性、保基本、均等化、可持续为方向,健全国家基本公共服务制度,完善服务项目和基本标准,强化公共资源投入保障,提高共建能力和共享水平,努力提升人民群众的获得感、公平感、安全感和幸福感,实现全体人民共同迈入全面小康社会。随着社会经济的发展和中国流动人口状况的改变,流动人口规模越发庞大且趋于稳定,同时流动人口的家庭化趋势也逐渐形成,流动家庭不但从数
学位
城市宜居环境品质是人民对美好生活追求的重要方面,时至今日,城市宜居环境品质提升已经成为城市突出质量发展和提升治理效能的必然选择,是市域治理现代化的重要内容。面对人民对于城市宜居环境品质的需求日益增长,全面提升我国城市宜居环境品质显得非常迫切。因此,选择城市宜居环境品质为主题开展专门和系统的研究,具有重要的理论价值和现实意义。西安是国家历史文化名城,九大国家中心城市之一,在整个西部地区具有举足轻重的
学位