柔性弯曲试验器

2016年6月14日，阿美特克集团科学仪器部在北京分公司召开“VersaSCAN微区电化学技术交流会”，并在此交流会上发布新技术——扫描电化学显微镜(SECM)柔性探针技术，仪器信息网作为特邀媒体参加了此次交流会。 John Harper 博士为与会者详细介绍了此次发布的新技术。此次发布的扫描电化学显微镜柔性探针技术专用于“普林斯顿应用研究VersaScan”产品的柔性接触和等距测试，是由瑞士洛桑联邦理工学院的物理和电分析化学实验室(LEPA-EPFL)Hubert Girault教授课题组经数十年的研究而实现的。阿美特克科学仪器部与该实验室签署了独家合作协议，集成并销售其柔性探针技术。柔性探针使得广大研究者可同时进行等距离和等高模式的SECM测试，可分离3D表面电化学活性响应图中表面物理形貌和电化学响应的贡献。 与市场上常用的硬性探针相比，柔性探针具有以下优势：1)柔性探针等距SECM无需额外增加昂贵的控制与测量硬件 2)测量时无需为达到控制距离而预先测试样品表面的地形地貌 3)探针设计为与样品进行柔性接触，当与样品表面接触时，探针会发生柔性弯曲，避免探针自身被划伤以及探针对样品表面的损害 4)常规技术中硬性探针和样品直接接触会导致表面易损样品被损坏，如人体组织等。而柔性探针技术接触样品的接触力仅为常规硬接触探针的千分之一。 未来，阿美特克集团科学仪器部与LEPA-EPFL还将共同致力于实现其它探针材料与技术的商业化，希望SECM柔性探针技术能帮助SECM成为标准电化学测试利器。 为鼓励更多的用户致力于微区电化学的研究，此次交流会特设“普林斯顿应用研究微区电化学优秀论文奖”。本次奖项颁发给了浙江大学刘艳华博士，以表彰其使用VersaScan微区电化学测试系统在涂装材料研究方面所作出的贡献，由阿美特克公司科学仪器部亚洲区经理杨琦女士为其颁奖。 随后的技术交流过程中，John Harper 博士、刘艳华博士和厦门大学林昌健教授针对微区电化学的技术和应用为大家进行了分享。VersaScan微区电化学测试系统是一个模块化配置的系统，可实现现今所有微区扫描探针电化学技术以及激光非接触式微区形貌测试，包括扫描电化学显微镜、扫描振动电极测试、扫描开尔文探针测试、微区电化学阻抗测试、扫描电解液微滴测试、非触式光学微区形貌测试等。此次发布的柔性探针技术主要针对扫描电化学显微镜，目前阿美特克可提供有效直径15um的柔性碳探针。John Harper 博士还重点介绍了柔性探针技术的应用案例，包括癌细胞成像和黑色素瘤的分期变化(如皮肤癌)、电子应用-电沉积和成像、电催化等。 刘艳华博士介绍了扫描振动电极测试技术在涂层金属腐蚀研究中的应用。刘博士主要介绍了两项工作：一是采用电沉积技术合成了负载缓蚀剂的超疏水二氧化硅薄膜 二是构建了基于硅烷修饰的E-Sio2薄膜和环氧树脂的新型防护体系。在此两项工作中均利用了扫描振动电极测试技术来表征其微区耐腐蚀性能，与其它表征手段结果均有较好的吻合度。 林昌健教授自1979年开始研究微区电化学技术，至今已有37年。林教授认为微区电化学之所以能发展到今天的水平，一是科研需求，越来越多的科研人员应用此技术使其成为热门研究领域 二是科技发展，科技水平的发展也使微区电化学技术有了显著的进步。未来，微区电化学技术发展很重要的一方面就是探针技术的发展。林教授重点介绍了其团队开发的新型探针。林教授发现，在空间分辨率足够高的情况下，除电流、电压信号外， pH值和氯离子浓度也可以很好的表征局部腐蚀程度，故其团队开发了可测量pH值和氯离子浓度的探针。未来此探针有望集成到VersaScan微区电化学测试系统上。

近年来，各大品牌的折叠屏手机、柔性可穿戴电子等智能设备层出不穷，成为行业热点。作为柔性电子设备的重要组成部分，柔性传感器用以测量温度，反映人体的各项指标。现有的柔性薄膜温度传感器受柔性衬底、敏感材料等限制，难以实现高温物理场的温度测量。因此，如何继承柔性薄膜传感器优势，实现柔性薄膜传感器在高温环境下的应用是一个值得关注的问题。近日，来自微纳制造领域的一项最新研究成果，为柔性传感器突破高温应用瓶颈提供了新思路。西安交通大学机械工程学院精密工程研究所的刘兆钧博士、田边教授、蒋庄德院士及其合作团队首次制备出了具有良好温度敏感性的高温柔性温度传感器。相关成果发表于工程制造领域期刊《极端制造》。传统柔性温度传感器难以实现高温无损监测柔性传感器是指采用柔性材料制成的传感器，具有良好的柔韧性、延展性，甚至可自由弯曲、折叠，而且结构形式灵活多样，可根据测量条件的要求任意布置，能够非常方便地对复杂表面进行检测。在可穿戴方面，柔性的电子产品适合“人体不是平面”的生理特性，因此更易于测试皮肤的相关参数，其可将外界的受力或受热情况转换为电信号，传递给机器人的电脑进行信号处理，从而实时精准地监测出人体各项指标。“柔性薄膜温度传感器能变形、易附着、轻薄等优点受到了研究人员的广泛关注。”田边说，“热电偶式传感器以结构简单、动态响应快、便于集中控制等优点脱颖而出。”结合二者优势，热电偶式柔性薄膜温度传感器应运而生。“温度传感器主要由两部分组成，由两种不同材料制成的温度敏感层和柔性基板。温度敏感层常由金属以及金属化合物组成，柔性基材则选择已经商业化的聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺等高分子聚合物材料。”田边表示。实际上，柔性传感器的优势使其能运用到多个领域当中，除了可穿戴设备，柔性传感器还在医疗电子、环境监测等领域显示出很好的应用前景。然而，现有的柔性薄膜温度传感器受柔性衬底、温度敏感材料等限制，难以在高温环境场中工作，更无法实现功能化应用。“因为柔性基板的熔点通常低于400℃，在高温环境中发生碳化后会变脆、变硬，因此，很难在高温环境下使用现有的柔性温度传感器。这一点也限制了它们在航空航天、钢铁冶金和爆炸损伤检测等极端环境中的应用。”田边解释道。“现有的高温温度测量手段受限于设备尺寸大、需要破坏结构、破坏气流场、受环境干扰等，难以实现对温度场的无损实时温度监测。”博士生刘兆钧补充道。因此，如何继承柔性薄膜传感器的优势，实现柔性薄膜传感器在高温环境下的安装与应用是亟须解决的关键问题。突破多项柔性温度传感器测量瓶颈为了突破柔性温度传感器的温度测量瓶颈，田边教授团队创新性地选择了具有宽温域的铝硅氧气凝胶毡作为温度传感器的柔性基板。由于柔性基板表面不均匀、粗糙度较大，难以通过传统的微纳制造工艺实现薄膜沉积与功能化，因此团队选用了丝网印刷技术制备厚膜以克服上述困难。在制备传感器的实际操作中，田边、刘兆钧等人使用有机黏合剂混合功能粉末完成浆料配置，利用高温热处理的方法去除薄膜中的多余有机物，如环氧树脂、松油醇等。同时，团队还针对不同应用表面，基于柔性材料可变形、可共形的优势，实现了功能薄膜的特定曲面化制备。“就像球鞋设计者根据球星脚底的尺寸大小来制定码数一样，这种‘独家订制’能有效解决一些问题。”田边表示，这样制备好的柔性温度传感器能够贴附于不同曲率曲面，例如叶片等。同时，其也具有超薄、超轻等优点。这项研究首次实现柔性传感器在零下190℃至零上1200℃这一极广的温度范围内工作，测试灵敏度也达到了可观的226.7微伏每摄氏度（μV/℃）。这是现有所有柔性温度传感器难以实现的。扩大柔性传感器的工作温域，为柔性传感开拓了更广阔的应用领域，它在探险排难、航空航天、钢铁冶金等领域将呈现出巨大的应用潜力。在被问及新型柔性传感器何时能够实现实际应用时，蒋庄德表示：“我们团队的研究人员对制备的柔性温度传感器已经进行了多种实验室级测试与实际测试。其中，包括对航模发动机的尾喷温度进行实时监控，小型物理爆炸场爆炸瞬时温度测量以及对坩埚中金属熔化过程进行温度监测等。传感器在整个测试过程都表现出了优异的测温能力。”在蒋庄德看来，科技发展的目标始终围绕造福人类。他指出：“我们根据柔性温度传感器极轻、极薄的特点，创新性地将其应用于智能穿戴设备，如传感器与环保透明面罩相结合设计出的智能口罩，实现对人体呼吸状态的实时监测，有望惠及长期独居旅行者和慢性病患者。我们的科研成果可以给人们的生活带来便捷，这也让科研有了‘温度’。”目前，柔性传感器许多技术仍停留在研究阶段，柔性传感器产业链整体能力亟待增强。就技术本身而言，传感器本身的稳定性、耐磨损性等还需要进一步提高。而从整个产业链的配套来说，柔性电路、柔性存储，以及软硬连接等环节也需要跟进步伐。在未来，团队也期望将制备的柔性传感器进一步优化，实现飞机表面、涡轮叶片等国之重器上的温度测量，为我国科技进步添砖加瓦。

早在上世纪五十年代，美国贝尔实验室的研究者就发明了单晶硅太阳电池，利用单晶硅晶圆实现了太阳光能转换成电能的突破，并成功用于人造卫星，当时的光电转换效率仅有5%左右。近几年，研究人员通过材料结构工程和高端设备开发的协同创新，将单晶硅太阳电池的光电转换效率提高到26.8%，接近理论极限29.4%，制造成本和综合发电成本大幅度下降，在我国大部分地区达到平价上网。同时，单晶硅太阳电池在光伏市场的占有率也上升到95%以上。除了常规太阳电池在地面光伏电站和分布式光伏的大规模应用以外，柔性太阳电池在可穿戴电子、移动通讯、车载移动能源、光伏建筑一体化、航空航天等领域也具有巨大的发展空间，然而目前尚未开发出商用的高效、轻质、大面积、低成本柔性太阳电池满足该领域的应用需求。中国科学院上海微系统与信息技术研究所的研究团队通过高速相机观察发现，单晶硅太阳电池在弯曲应力作用下的断裂总是从单晶硅片边缘处的“V”字型沟槽开始萌生裂痕，该区域被定义为硅片的“力学短板”。根据这一现象，研究团队创新地开发了边缘圆滑处理技术，将硅片边缘的表面和侧面尖锐的“V”字型沟槽处理成平滑的“U”字型沟槽，改变介观尺度上的结构对称性，结合有限元分析、动态应力载荷下的分子动力学模拟和球差透射电子显微镜的残余应力分析，发现单晶硅的“脆性”断裂行为转变成“弹塑性”二次剪切带断裂行为。同时，由于圆滑处理只限于硅片边缘区域，不影响硅片表面和背面对光的吸收能力，从而保持了太阳电池的光电转换效率不变。该结构设计方案可以显著提升硅片的“柔韧性”，60微米厚度的单晶硅太阳电池可以像A4纸一样进行折叠操作，最小弯曲半径达到5毫米以下；也可以进行重复弯曲，弯曲角度超过360度。相关成果于5月24日在《自然》（Nature）杂志发表，并被选为当期的封面文章。论文通讯作者、上海微系统所研究员狄增峰介绍道:“对于具有表面尖锐‘V’字型沟槽的太阳电池硅片断裂行为的认识，启发了研究团队针对硅片边缘区域进行形貌改变，将尖锐‘V’字型沟槽处理成圆滑‘U’字型沟槽，从而让弯曲应变能够有效分散，有效抑制了应变断裂行为，提升了硅片的柔韧性，最终实现了高效、轻质、柔性的单晶硅太阳电池。”论文通讯作者、上海微系统所研究员刘正新介绍道:“由于圆滑策略仅在硅片边缘实施，基本不影响太阳电池的光电转化效率，同时能够显著提升太阳电池的柔性，未来在空间应用、绿色建筑、便携式电源等方面具有广阔的应用前景。”该工作通过简单工艺处理实现了柔性单晶硅太阳电池制造，并在量产线验证了批量生产的可行性，为轻质、柔性单晶硅太阳电池的发展提供了一条可行的技术路线。研究团队开发的大面积柔性光伏组件已经成功应用于临近空间飞行器、建筑光伏一体化和车载光伏等领域。该工作的第一完成单位为中国科学院上海微系统所，第一作者为上海微系统所副研究员刘文柱、长沙理工大学副教授刘玉敬、沙特阿美石油公司博士杨自强和南京师范大学教授徐常清。理论计算与北京航空航天大学副教授丁彬和南京师范大学教授徐常清合作完成。残余应力分析与长沙理工大学教授刘小春和副教授刘玉敬合作完成。高速相机拍摄硅片瞬间断裂过程由阿美石油公司博士杨自强完成。

基于手势识别技术的可穿戴柔性电子设备在医疗健康、机器人技术、人机交互和人工智能等领域颇具应用前景。研制性能优异的柔性应变传感器是实现高性能可穿戴设备应用的重要基础。感器的灵敏度决定可穿戴设备的感知精度，而在过载、瞬时冲击、多次循环弯曲/扭折等条件下的机械鲁棒性将影响可穿戴设备实际应用环境条件下的长期可靠服役。截至目前，采用简单方法制备兼具高灵敏度和机械鲁棒性的柔性应变传感材料颇具挑战性。如何将基础研究所获得的高性能柔性应变传感器推广应用到人机交互系统等实际应用场景中，将会为此类器件的研发提供全新思路。 　　近期，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心薄膜与微尺度材料及力学性能研究团队，在前期柔性基体金属薄膜力学行为研究的基础上，基于柔性器件传感的力学原理，提出将裂纹类传感器的传感机制引入高机械鲁棒性蛇形曲流结构中，通过对传感层进行巧妙的高/低电阻区调控实现高灵敏度传感的学术思想，研制出灵敏度与裂纹类传感器相当(GF 1000)且机械鲁棒性优异的柔性应变传感器。该传感器在过载、冲击、水下浸泡、高/低温等严苛环境条件的作用下表现出优异的循环稳定性，稳定响应周次达10000周。同时，该传感器具有响应和回复时间快(图2.柔性应变传感器的传感性能。a、高/低电阻区调控前的响应曲线；b、高/低电阻区调控后的响应曲线；c、在不同峰值应变下的循环响应曲线，极限检测应变；d、响应和回复时间。图3.柔性应变传感器的机械鲁棒性。a、循环稳定性；b、最大可承受应变；c-e：对严苛环境的耐受力。图4.可穿戴手语翻译系统。a、应用场景示意图；b、系统框架；c、手语手套；d、无线电路板；e、用户界面。图5.手语识别验证。a、6种由复合手势组成的手语；b、手语翻译系统对6种手语的识别准确率；e、手语翻译系统的各项性能汇总。

柔性压力传感器是得到关注最多的一类柔性传感器，在生物医学、脑机工程、智能制造等众多领域得到了应用。近日，大连理工大学研究员刘军山团队与李明教授等团队合作，独辟蹊径地提出了一种纳米工程策略，首次制造出了亚微米厚度（0.85μm）的柔性压力传感器。相关成果发表在Small上，并被选为封面文章。封面图片。大连理工大学供图柔性压力传感器通常由上下两层柔性电极层和中间的功能软材料层组成，外界压力会导致功能软材料层产生压缩变形，从而引起传感器输出信号的改变。而这种以功能软材料层压缩变形为主导的传感机理，要求电极层具有相对较大的抗弯刚度，电极层厚度一般要比功能软材料层大1~2个数量级。因此，现有的柔性压力传感器厚度只能在百微米甚至毫米量级，严重影响了传感器的轻质性、变形性和共形性。团队通过纳米工程策略，将柔性压力传感器的传感机理，由功能软材料层的压缩变形为主导，转变为柔性电极层的弯曲变形为主导，从根本上解除了对于传感器厚度的限制。并且，由于超薄的柔性电极层拥有极强的变形能力，使得传感器具有优异的检测性能。传感器的单位面积重量只有2.8 g/m2，相当于普通办公打印纸的1/29，能够承受曲率半径小至8.8μm的面外超大弯曲变形，并且能够与皮肤表面实现完全共性贴合。另外，传感器的灵敏度为92.11 kPa-1，检出限为0.8 Pa，均处于目前公开报道的最高水平。纳米工程策略可以成数量级地减小传感器的厚度，从而突破性提升传感器的轻质性、变形性和共形性，同时还能够使得传感器具有超高的检测性能，为柔性压力传感器的设计和制造提供了一种全新的思路。

【科学背景】随着柔性电子技术的迅猛发展，柔性触觉传感器因其在多种应用中的潜力而引起了科学家的广泛关注。柔性触觉传感器的核心概念是模仿人类皮肤的物理特性和感知能力，以实现对外部环境的高精度感测。这些传感器在工业自动化、人机界面、机器人操作和生物医学等领域具有重要应用前景。然而，由于其柔性的形式因子，这些传感器在与基于晶片的设备、商业芯片或电路板的集成方面面临诸多挑战。具体来说，现有的柔性触觉传感器面临以下几个主要难题：首先，一些用于制造这些传感器的弹性或复合材料无法使用传统的光刻和湿/干法刻蚀进行图案化，从而限制了触觉传感器的特征尺寸和空间分辨率。其次，构建柔性触觉传感器的过程通常需要转移、粘接等步骤，这些步骤阻碍了与其他基于硅片的设备和集成电路（IC）的单片集成。第三，大面积的柔性触觉传感器阵列通常具有固定设计，而为了满足多样的应用需求，需要可定制的空间分布和整体形状。有鉴于此，北京大学未来技术学院生物医学工程系助理教授韩梦迪研究员团队提出了一套创新的制造方法和设备设计方案。这些方案包括利用微电机系统（MEMS）技术制造柔性模块化触觉传感器，通过在传感器中引入具有内应力的二氧化硅（SiO2）层，使得可以构建用于测量机械刺激的三维微应变传感器（μSGs）阵列。这种方法与微电子工艺的兼容性使得这些传感器能够与其他传感器在硅（Si）晶片上进行单片集成，或配置成具有高空间密度的阵列。此外，这些传感器还具有模块化特性，使其与贴片、柔性印刷电路板（FPCB）及其他宏电子技术兼容，可以组装成大面积阵列，并与商业设备配合使用。【科学亮点】1. 本文首次展示了高密度集成的柔性模块化触觉传感器。这些传感器通过在晶片或柔性印刷电路板（FPCB）上布置二维和三维金属/合金细线，实现了与其他电子组件的无缝集成。这种设计克服了传统柔性传感器在集成中的挑战，提高了传感器的空间分辨率和适应性。2. 实验采用模块化设计和微电机系统（MEMS）技术，使得传感器能够在柔性印刷电路板上与商业电子产品配合，形成多种电子系统。这些系统具备了无线测量皮肤界面、生物力学信号连续监测和触觉信息空间映射的能力，展示了柔性传感器在不同应用场景中的兼容性。3. 实验表明，这些二维和三维金属/合金细线的触觉传感器能够准确区分法向力、剪切力和温度，并且对弯曲和拉伸等机械刺激具有免疫性。这种高空间分辨率和大面积覆盖的能力，使得这些传感器在机器人技术、生物医学和消费电子产品中具有广泛的应用潜力。【科学图文】图 1. 柔性模块化触觉传感器的设计与制造。图 2. 触觉传感器的表征。图 3. 由模块化触觉传感器构建的各种阵列。图 4. 由模块化触觉传感器和其他电子组件构建的多功能系统。图 5. 皮肤界面的触觉信息空间映射。【科学结论】本文的研究提供了关于柔性触觉传感器设计与制造的新视角，揭示了将这些传感器与电子组件无缝集成的潜力。通过利用光刻定义的金属/合金细线，这些传感器在三维空间中精准测量法向力、剪切力和温度，并对弯曲和拉伸等机械刺激表现出免疫性。这种设计不仅提高了传感器的空间分辨率和测量准确性，还扩展了其在机器人技术、生物医学和消费电子等领域的应用前景。尤其是高密度阵列、柔性多功能系统、大面积弯曲无敏感阵列和无线可穿戴贴片等示例，展示了柔性触觉传感器在微电子和宏电子技术中的兼容性及其实际应用潜力。研究表明，通过优化传感器的设计和集成策略，可以显著提升其性能，并为未来的技术进步提供新的机会。参考文献：Chen Xu et al. ,Three-dimensional micro strain gauges as flexible, modular tactile sensors for versatile integration with micro- and macroelectronics.Sci. Adv.10,eadp6094(2024).DOI:10.1126/sciadv.adp6094

柔性材料在温度环境下力学性能测试技术应用柔性电子器件飞速发展，它们被广泛用于医疗诊断、监测和柔性机器人等领域。柔性电子涵盖有机电子、塑料电子、生物电子、纳米电子、印刷电子等，包括RFID、柔性显示、有机电致发光(OLED)显示与照明、化学与生物传感器、柔性光伏、柔性逻辑与存储、柔性电池、可穿戴设备等多种应用。随着其快速的发展，涉及到的领域也进一步扩展，目前已经成为交叉学科中的研究热点之一。Science将有机电子技术进展列为2000年世界十大科技成果之一,美国科学家艾伦黑格、艾伦马克迪尔米德和日本科学家白川英树由于他们在导电聚合物领域的开创性工作获得2000年诺贝尔化学奖。近几年，国内清华大学、西北工业大学、南京工业大学、华中科技大学等国内著*名大学都先后建立了柔性电子技术专门研究机构，柔性电子技术已经引起了我国研究人员的高度关注与重视，柔性电子领域的研究异常火热，使得该领域的发展日新月异并取得了长足的进展。近期，复旦大学复旦大学高分子科学系教授彭慧胜领衔的研究团队，成功将显示器件的制备与织物编织过程实现融合，在高分子复合纤维交织点集成多功能微型发光器件等相关成果发表在Nature。华中科技大学吴豪教授团队联合复旦大学李卓研究员，基于负泊松比超材料结构开发出高性能柔性电子皮肤。相关成果 “Flexible Mechanical Metamaterials Enabled Electronic Skin for Real-time Detection of Unstable Grasping in Robotic Manipulation” 发表在Advanced Functional Materials上。杭州师范大学朱雨田教授团队通过简单的原位还原和溶剂浇注技术，开发了由聚乙烯醇(PVA)、 柠檬酸(CA)和银纳米粒子(AgNPs)组成的可拉伸和透明的多模态电子皮肤传感器，它具有应变、温度和湿度方面的多种传感能力。在柔性材料（柔性玻璃、柔性OLED、柔性电池、柔性电子皮肤）以及柔性电子元器件等研究过程中，在一定温度环境下的力学性能（屈服强度、延伸率、泊松比、杨氏模量）是评价柔性材料应用场景维度的一个非常重要的指标， 也是制定柔性电子制造过程工艺关键参数。一般情况下，该类测试载荷精度要求较高，且样品小，在进行屈服、强度、延伸率等力学性能测试时，在实现温度冷热环境，拉伸功能同时还需配备非接触类视觉测量类仪器，如DIC。冷热原位拉伸微观应力应变解决方案冷热原位拉伸微观应力应变测试系统主要应用于小尺度的相关的柔性材料、生物、金属、有机聚合物、纤维等各种材料科学研究，可实现温度范围-190~600℃，温控精度±0.1℃ 最*大载荷5kN。冷热原位拉伸测试系统通过实时获取材料动态载荷下，形变和温度等数据，结合DIC联用进行材料微观结构分析数据，可实现定量分析材料微观力学性质、相变行为、取向变化、裂纹萌生和扩展、材料疲劳和断裂机制、材料弯曲、高温蠕变性、分层、形成滑移面以及脱落等现象，实现各种材料性能的研究。三维数字图像相关技术（DIC）具有准确性、稳健性和易用性的特点，已被广泛应用于应变测量。但是，对于需要高放大倍数的测量样品，3D测量仍很难达到测量需求，这主要是由于3D测量缺乏具有足够景深的光学元件，无法从不同视角获取3D分析所需的两张高放大率图像。WTDIC-Micro弥补了传统设备无法进行微小物体变形测量的不足，成为一种微观尺度领域变形应变测量的有力工具。 该测试系统采用模块化设计， 核心冷热原位拉伸台采用专利技术自主设计、加工制造，开发出集成化、多功能、兼容性强、变温范围大、灵活小巧，安装快捷方便、操作简单、性能可靠的冷热原位微观应力测试系统解决方案，且性价比高。1) 应用范围广：可用于金属、无机（半导体、陶瓷）、有机（生物、高分子、纤维）、复合涂层等多个学科的材料科学研究。2) 温控技术强：三种变温模块（半导体冷热、液氮/电热冷热等）可自由更换，变温范围-190~600℃，RT~1000℃，温控精度±0.1℃，具有自主产权核心温控模块算法；3) 载荷加载功能多：可更换多种专用夹具，可实现测试样品的拉伸、挤压、疲劳测试；最*大拉伸载荷5kN，载荷精度0.2%；拉伸速率达1 -100 um/s，最*大位移50mm；4) 变温拉伸台适应性强：可适配扫描电子显微镜、光学显微镜系统、X射线衍射仪等系统；5) 软件集成度高：集成温控、拉伸测试，可进行载荷、温度、位移多种参数设置，可结合灵活的阀值进行循环负载的复杂实验，可以实时进行材料研究应力应变；6) 软件界面表现丰富：系统软件提供多种模式的材料检测模式，温度、载荷、位移阈值设置，曲线生成，数据自动采集、多种格式输出；7) 技术支持：自主研发，定制开发灵活；提供全面的解决方案和技术指导。三维显微应变测量系统 WTDIC-Micro显微应用测量系统：光学显微镜和DIC数字图像相关技术的结合，可以满足纳米级精度测量需求。 使用方法步骤 在柔性小尺寸试样测试过程中，冷热原位拉伸测试系统的使用方法及步骤如下：(1) 通过专用的小试样散斑喷涂装置，制作散斑涂层。当然，也可以通过画线等方式制作标记，视频引伸计均可支持，但制作散斑涂层后面还可以扩展到其他用途，所以我们建议处理为散斑涂层。制作完成的试样类似下图。　　小尺寸试样散斑喷涂效果 (2) 将小试样放在对应的试验机上并夹持住冷热原位拉伸测试系统加载试样测试结果（1）应变-状态曲线（2）位移-状态曲线温度波动曲线（3）数据表格计算得到的位移场(上)和应变场(下) 总结：在柔性材料研究中，高精度实时获取不同温度下的应力应变数据，是解决柔性小尺寸试样变温环境应力应变测量问题的较佳方案。文天精策仪器科技（苏州）有限公司针对小尺寸试样力学试验中的测量难题，为用户提供成套解决方案，在小试样的加载装置、夹具设计、环境控制等方面提供完整的解决方案。

胶体量子点(QD)/石墨烯纳米杂化异质结构为量子传感器提供了一种有前途的方案，因为它们利用了量子点中的强量子限制，具有增强的光-物质相互作用、光谱可调性、抑制的声子散射和室温下石墨烯中非凡的电荷迁移率。在这里，我们报告了一个灵活的，九通道的 PbS 量子点/石墨烯纳米混合成像阵列在聚对苯二甲酸乙二酯上的开发，使用了一个简单的工艺，用于器件制造，信号采集和处理。PbS 量子点/石墨烯成像阵列具有高度均匀的光响应特性。在1.0 V 偏置下，400-1000nm 入射光[紫外-可见-近红外(UV-vis-NIR)]的最高响应度为9.56 × 103-3.24 × 103A/W，功率为900pW。此外，该阵列具有一致的光谱响应，弯曲到几毫米的曲率半径。在紫外-可见-近红外(UV-vis-NIR)范围内的宽波长成像表明，量子点/石墨烯纳米杂化体为柔性光探测器和成像器提供了一种可行的方法。图1.(a-c)九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列的器件制作方法。(b)石墨烯通道上的 PbS QD 涂层 以及(c) MPA 配体交换。(d，e)是分别在刚性硅和柔性 PET 衬底上制作的9通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列的示意图。(f)用短链导电 MPA 配体封装 PbS 量子点以促进从量子点到石墨烯的电荷转移的替换长链绝缘 OLA 和 OA 配体的示意图。(g)九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列中像素的结构示意图和 PbS 量子点/石墨烯界面上的内置电场。(h)使用 Arduino 读出器在九通道 PbS 量子点/石墨烯光电探测器阵列上进行传输成像的光学设置。图2。(a)在量子点沉积之前，在九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列上的石墨烯或“ Gr”通道的光学图像。(b)石墨烯/Si 和 Si 之间边界处的 G 峰(左上)和2D 峰(右上)的拉曼图，以及石墨烯上随机选择的点的拉曼光谱。单层石墨烯的 I2D/IG 2。(c)在1200nm 附近显示吸收峰的 PbS 量子密度吸收光谱。插图显示了 PbS 量子点的 TEM 图像，表明了 PbS 量子点的大小和均匀性。(d) PbS 量子点直径大小的分布。(e) PbS 量子点的高分辨透射电镜图像。条纹间距约为0.3 nm，相当于 PbS 的(200)晶格面。图3。(a)在硅衬底上的九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列上的选定像素在制作后的少数选定次数上的动态光响应。入射光功率为230nW，波长为500nm。整个像素的偏置电压为1.0 V (b)三个光开/关周期，显示重现性以及上升和下降时间定义。(c)相同的九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列对400-1000nm 范围内几个选定波长的入射光功率的光响应性。(d)相同的九通道 PbS QD/石墨烯传感器阵列对入射光功率为900pW 和偏置电压为1.0 V 的波长的检测率显示相同的九通道 PbSQD/石墨烯传感器阵列对入射光功率为900pW 和波长为500nm 的偏置电压的归一化响应性。数据在6783A/W 的1V 响应下进行了归一化处理。图4。(a)硅基板上的九通道 PbS QD/石墨烯传感器阵列对2.5 μW 的入射光功率和1V 的偏置电压的波长和通道(像素)的响应度(b)在500nm 的波长下9个像素的归一化响应度。(c)在黑暗中使用带有“ X”的阴影掩模显示五个中心通道和四个角通道的透射成像示意图。(d)使用(b)中的归一化方法对9个像素进行归一化响应，显示“ X”阴影掩模成像的结果。图5。(a)显示阴影掩模位置的图像扫描系统，透过线性致动器水平和垂直扫描，以取得安装在“样本”位置的九通道 PbSQD/石墨烯传感器阵列上的传输图像。(b)透过光束扫描以在阵列上产生传输图像的阴影掩模的光学图像。(c-e)通过在(c)400，(d)500和(e)1000nm 的波长的衬底上的九通道 PbS QD/石墨烯传感器阵列获得的图像。图6。(a)在 PET 基板上安装在弯曲虎钳上的九通道 PbS QD/石墨烯传感器阵列。转动图中所示的螺丝，将虎钳的两边连接在一起产生弯曲。(b) PET 阵列对几个选定波长的入射光功率的归一化响应率和1V 的偏置电压(c)柔性 PET 阵列的响应率作为入射光波长的函数以及刚性 Si 阵列，两者都在400nm 处归一化以进行比较。在这种情况下，入射光功率约为120nW，偏置电压为1 V (d)对于具有500nm照明的 PET 阵列，响应率与曲率半径之比。这种情况下的光功率为2.5 μW，偏置电压为1 V。插图展示了在弯曲条件下的阵列，并用500nm 光照明。图7.在 PET 上分别以(a)400，(b)500和(c)1000nm 的波长用9通道 PbS QD/石墨烯混合传感器阵列拍摄的图像。图8.在 PET 上用9通道 PbS QD/石墨烯混合传感器阵列拍摄的图像，阵列(a)平坦，(b)弯曲半径为5厘米。相关科研成果由堪萨斯大学Andrew Shultz、Bo Liu和Judy Z. Wu等人于2022年发表在ACS Applied Nano Materials上。

人体活动所产生的包括应变和温度等生理信号是医疗健康、运动监测的重要数据来源，利用柔性可穿戴设备实现应变和温度的感知意义重大。柔性传感器是柔性可穿戴设备的核心部件，其发展趋势是集成化和多功能化。发展柔性应变-温度双模态传感器，实现应变和温度等信号的监测以及区分，同时兼具高的分辨率仍是一个难点。 　　Co基磁性非晶丝具有优异的软磁性能和巨磁阻抗效应(GMI)，可以实现对磁场的高灵敏探测，是发展柔性多功能传感器的理想材料之一。前期，中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员李润伟、刘宜伟基于磁性非晶丝设计与发展了仿生触觉传感器与自供电弹性应变传感器，并在机器人假肢的触觉感知、运动捕捉的智能服装方面实现应用(Science Robotics. 2018, 3, eaat0429；Nano Energy, 2022, 92, 106754)。在此基础上，研究人员以磁性非晶丝为敏感材料，通过设计具有管状异质结构的双模态传感器实现了单一传感器对应变和温度的灵敏监测和实时区分。 　　该传感器具有独立的应变和温度感知机制。一方面，结合磁弹性体的磁弹效性和Co基非晶丝的巨磁阻抗效应可以实现应变灵敏探测；另一方面，用于阻抗输出的热电偶线圈具有显著的塞贝克效应，可以同时实现温度的检测。基于独立的感应机制，温度和应变信号之间不存在相互耦合，后续通过信号读取电路可实现温度和应变信号的实时区分和输出。 　　该研究中双模态传感器的应变-磁转换单元中具有磁弹效应的磁弹性体提供随应变而变化的磁场，通过内置的Co基磁性非晶丝，能够灵敏感知微小变化的磁场，从而输出变化的阻抗，实现应变的感知。此外，该工作设计了具有双功能的Cu-CuNi热电偶线圈，不仅可以实现阻抗的输出，而且本身具有的塞贝克效应可以实现对温度的感知。 　　进一步地，通过调控应变-磁转换单元的不同区域的相对模量，即磁弹性管和非磁性弹性管的相对模量，可以控制磁场变化快慢，从而能够实现应变灵敏度的可调。该传感器可实现0.05%的应变和0.1℃的低探测极限，5.29和54.9μV/℃的较高应变和温度感知灵敏度。 　　此外，该研究也从模拟和实验上对该双模传感器的应变-温度信号输出的耦合和相互干扰进行了验证。研究人员分别测试了双模传感器在不同应变下的温度输出信号和不同温度下的应变输出信号，发现该传感器具有的管状异质结构能够有效避免应变对温度的干扰，且磁性非晶丝和磁粉的磁性能在低于居里温度下具有良好的温度稳定性，可以确保温度对应变感知几乎没有影响。 　　该研究将所设计的管状线型双模传感器与织物集成，可以同时用于人体微小应变的探测，比如呼吸和吞咽等检测，也可用于膝盖弯曲等较大应变的探测，同时能实现体温或环境温度的实时监测，在健康监测、智慧医疗以及人机交互领域具有良好的应用前景。 　　相关成果近期以Dual mode strain-temperature sensor with high stimuli discriminability and resolution for smart wearables为题在线发表在Advanced Functional Materials上。研究工作得到国家自然科学基金重大仪器研制项目、国家自然科学基金项目、国家自然科学基金委中德交流项目、中科院国际合作重点项目、浙江省自然科学基金等项目的支持。图1(a)双模传感器的感应机制，(b)具有管状异质结构的双模传感器传感器制备流程，(c)应变-磁转换单元中磁弹性管的微观形貌，(d-i)具有磁弹效应的磁弹性管不同磁化方向磁化具有不同的磁性能，(j-m)双模传感器外观和柔性展示图2 双模传感器的应变感知性能

近十年来，具有高效率和低成本特性的钙钛矿型太阳能电池(PSCs)受到了越来越多的关注，尤其是柔性钙钛矿型太阳能电池(f-PSCs)在建筑一体化光伏、建筑贴附式光伏、便携式设备以及航空航天领域有广阔的应用空间，成为了研究人员关注的热点。虽然f-PSCs近些年来发展迅速，其光电转化效率仍旧落后于刚性PSCs，在f-PSCs处于弯曲状态下这种效率差距尤为明显。 　　前期，中国科学院宁波材料技术与工程研究所葛子义研究员和刘畅研究员等人通过薄膜形貌调控、载流子传输层修饰和新型二维钙钛矿材料设计(Adv. Energy Mater. 2021, 11, 2101416；Adv. Funct. Mater. 2022, 10, 2210600；Infomat 2022, e12379；Nano Energy 2022, 93, 106800；Energy Environ. Sci. 2022, 15, 3630)等手段，大幅提升了柔性和刚性钙钛矿光伏器件的效率和稳定性。 　　然而，较弱的激子解离能力和较差的成膜质量仍旧制约着f-PSCs的效率，对此团队创新性地通过优化二维钙钛矿中有机大分子的吡啶环中的N原子位置，使大分子的偶极矩增大，实现了具有铁电性的二维钙钛矿。 　　研究发现铁电性的二维钙钛矿的加入能有效增强内建电场，进而提升激子解离效率并抑制器件中的非辐射复合。在三维钙钛矿结晶过程中二维钙钛矿种子可以辅助其成为更均匀和定向程度更高的晶体薄膜，释放薄膜中拉伸应力。因此，基于此的f-PSCs效率达到了23.08%，并且具有较好的机械稳定性，在经历了1000次循环弯折试验后仍旧可以保持原有能量转化效率的85%以上。 　　此外铁电二维钙钛矿具有压电性，在弯曲状态下可以引起ITO/钙钛矿界面的能带弯曲降低空穴传输势垒，因而该器件在拉伸应力下会呈现出更高的能量转化效率，为开发更高效的f-PSC提供了新的思路。 　　相关研究成果以“Rational design of ferroelectric 2D perovskite for improving the efficiency of flexible perovskite solar cells over 23%”为题，发表于Angew. Chem. Int. Ed.(相关论文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202217526)，宁波材料所葛子义研究员和刘畅研究员为该论文的通讯作者，硕士生韩斌、王耀华为共同第一作者。 　　上述工作获得了国家杰出青年科学基金(21925506)、国家重点研发计划(2017YFE0106000)、国家自然科学基金(51773212、81903743、22005322)、宁波市科技创新2025重大专项(2018B10055)、中国科学院前沿科学研究重点项目(QYZDB-SSW-SYS030)等的支持。(a)新型二维钙钛矿的结构；(b)柔性器件的J-V曲线

转子在运转过程中会发生振动，转子的振幅随转速的增大而增大。到达某一转速时振幅达到最大值（也称共振点），超过这一转速后振幅随转速增大逐渐减少，且稳定于某一范围内，这一转子振幅最大的转速称为转子的“临界转速”。这个转速等于转子的“固有频率”，当转速继续增大，接近2倍固有频率时振幅又会增大，当转速等于2倍固有频率时称为二阶（级）临界转速 ，依次类推有三阶、四阶… … 。转子如果在临界转速下运行，会出现剧烈的振动，长时间运行还会造成轴的弯曲变形，甚至折断。整机德国原装进口全金属机身设计 一般的中速或者高速离心机，往往是采用一根刚性较好的硬轴，带动转子的旋转。因此当转子不可避免的在速度变化过程中发生振动时，离心机轴要承受相应的径向力（通俗讲就是掰这根轴的力），而且这种力同时会作用在固定传动轴的底座轴承上。因此会增大噪音和加剧磨损。除了转子自身具有的“固有频率”，在现实中，因为配平的误差，操作的失误，转子的不清洁，甚至是转子上微小的物理瑕疵，都会导致转子旋转起来的实际重心和离心机的轴心并不完全吻合。因此会增大作用与轴和底座上的径向力。Herolab柔性轴 Herolab针对这个问题，不仅在软件层面对升/降速程序设定上进行了科学的优化，同时采用了“柔性传动轴”。它是在物理结构上为转动轴提供了一定的角度偏转余度，其轴体自身也具备一定的弹性形变能力。因此它可以通过角度的偏转自动去“寻找”并“拟合”实际的旋转重心。从而抵消一次次跨越临界转速以及由配平误差导致的对轴产生的瞬时径向作用力的影响。因此可以说Herolab是从硬件层面花成本来解决“转子振动”的问题。 通过上面的介绍，就不难理解，为什么8～10万转的大型超速离心机，全部采用了“柔性轴”技术。 Herolab首次把业内的高端技术下放给全系台式及落地式离心机产品上。这意味着您即使选择我们最小型的MicroCen微量离心产品，也同样能享受到有别以往和非同一般的平顺性与静谧性。

近日，国际知名期刊《Small》以封面文章刊发了我校机械工程学院刘军山研究员团队关于柔性压力传感器的最新研究成果“Nanoengineering Ultrathin Flexible Pressure Sensor with Superior Sensitivity and Perfect Conformability”。柔性压力传感器是得到关注最多的一类柔性传感器，在生物医学、脑机工程、智能制造等众多领域得到了应用。柔性压力传感器通常由上下两层柔性电极层和中间的功能软材料层组成，外界压力导致功能软材料层产生压缩变形，从而引起传感器输出信号(电阻、电容、电压)的改变。这种以功能软材料层压缩变形为主导的传感机理，要求电极层具有相对较大的抗弯刚度，电极层厚度一般要比功能软材料层大1~2个数量级。因此，现有的柔性压力传感器厚度只能在百微米甚至毫米量级，严重影响了传感器的轻质性、变形性和共形性。 　　刘军山研究员团队长期开展柔性传感器研究，通过与我校力学系李明教授等团队合作，独辟蹊径地提出了一种纳米工程策略，首次制造出了亚微米厚度(0.85µm)的柔性压力传感器。纳米工程策略将柔性压力传感器的传感机理由功能软材料层的压缩变形为主导转变为柔性电极层的弯曲变形为主导，从根本上解除了对于传感器厚度的限制；而且，由于超薄的柔性电极层拥有极强的变形能力，使得传感器具有优异的检测性能。传感器的单位面积重量只有2.8 g/m2，相当于普通办公打印纸的1/29，能够承受曲率半径小至8.8µm的面外超大弯曲变形，并且能够与皮肤表面实现完全共性贴合。另外，传感器的灵敏度为92.11 kPa-1，检出限为0.8 Pa，均处于目前公开报道的最高水平。纳米工程策略可以成数量级地减小传感器的厚度，从而突破性提升传感器的轻质性、变形性和共形性，同时还能够使得传感器具有超高的检测性能，为柔性压力传感器的设计和制造提供了一种全新的思路。 　　该项工作得到了国家重点研发计划项目(2020YFB2008502)、国家自然科学基金(51875083)和大连市科技创新基金(2020JJ25CY018)的。

镓基液态金属（LM）由于其优异的金属导电性以及室温流动性特点，被认为在柔性电子领域具有广泛的应用前景。基于镓基LM材料，目前已成功开发出各类柔性电子器件，如可穿戴传感器、柔性电容器、柔性电感器以及柔性变阻器等。LM柔性器件的集成性和可靠性一直以来是该领域的研究热点，其中3D柔性电子被普遍认为是提高集成性的有效解决方案之一。然而，液态金属的流动性是一把双刃剑，虽然它为LM柔性器件提供了优异的可变形性，但同时给3D结构柔性电路的制备带来了巨大挑战。目前报道的3D打印、冷冻打印、通道填充等方法在复杂3D结构电路的制备、工艺成本以及功能性芯片的集成等方面仍存在不足。近期，哈尔滨工业大学（深圳）马星教授联合中科院深圳先进技术研究院刘志远研究员，提出了一种通过将镓基液态金属转变为固态并通过塑性变形制备复杂3D结构柔性导体的方法。作者基于金属材料的合金化及相关理论，着重考量材料的相变温度、机械强度和塑性加工性能，筛选出Ga-10In作为3D柔性电子制备的基础材料。固体Ga-10In的高塑性特点允许通过机械弯曲、缠绕等方式制备复杂3D结构导体，在熔点以下温度将3D导体与功能芯片连接并使用硅胶封装后，熔点以上温度加热(22.7 °C)便可使Ga-10In熔化并恢复其流动性。此外由于过冷效应，Ga-10In导体可以在低于熔点的一定的温度范围内保持液态，保证了柔性电子器件的服役温度区间。为证明该方案的实用性，作者设计了具有超高灵敏度的3D应变传感器、由3D跳线导体构成的二极管 (LED) 阵列以及由3D螺旋结构的可穿戴传感器和多层柔性电路板组成的手指动作监测装置。相关工作以“Three-dimensional flexible electronics using solidified liquid metal with regulated plasticity”为题发表于电子领域权威期刊《Nature Electronics》，2019级博士生李国强同学为该论文第一作者。在本项研究中，由摩方精密25 μm精度的nanoArch P150设备3D打印的高精度模具，为制备2D应变传感电路和3D拱形跳线提供了精密支持。图1：基于可调塑性的凝固态液态金属的3D柔性电子简介说明。(a) 液态的Ga-10In转变为固态的片状和棒状示意图；(b) 塑性变形能力对比；(c) Ga-10In低温拉伸性能；(d) Ga-10In相变性能测试；(e) 基于该方案制备的3D柔性电子。图2：Ga-In合金材料表征及性能测试。(a) 凝固态Ga-10In显微组织；(b) Ga-In合金中A6相体积分数于In元素含量的关系；(c) Ga-10In和Ga-15In显微组织表征；(d) Ga-10In拉伸样断口附近显微组织表征；(e) Ga-In合金力学性能测试；(f) 图(e)对应的屈服强度和延伸率；(g) Ga-In合金相变测试；(h) Ga-In合金熔点与In元素含量的关系。图3：2D应变传感器的电力性能测试及3D高灵敏度应变传感器设计。(a) 2D应变传感器电阻-应变关系；(b) 2D应变传感器平均GF值与应变的关系；(c) 2D应变传感器横向及纵向拉伸性能测试；(d) 3D应变传感器照片及其性能；(e) 3D应变传感器挤压位置的CT微观表征；(f) 与已报道LM应变传感器的灵敏度对比。 图4：Ga-10In 3D拱形导体及其LED柔性阵列应用。(a) 熔化前后拱形Ga-10In导体图像；(b) LED阵列示意图；(c) LED阵列电流-电压性能测试；(d) 控制装置和LED阵列电路图；(e) 控制系统和LED柔性阵列照片；(f) LED阵列动态弯曲图像。图5：3D结构的可穿戴手指动作监测柔性装置。(a) 装置示意图；(b) 3D柔性传感器及其变形性能；(c) 3D柔性传感器的手指动作传感测试；(d) 3D传感器疲劳性能测试；(e) 3D柔性电路板俯视图像；(f, g) 3D垂直电路图像；(h) 该柔性装置的手指动作测试。通过凝固态Ga-10In液态金属的塑性变形制备复杂结构3D柔性导体具有显著优势，但作者表示，该3D柔性电子制备方案目前在导电线径、柔性器件制备效率、以及自动化制造设备等方面仍存在限制。原文链接：https://doi.org/10.1038/s41928-022-00914-8

摘 要：本文介绍使用鲲鹏BOYI 2025电子万能材料试验机，配合三点弯曲夹具，根据《IPC-TM-650试验方法手册》第2.4.4节层压板的弯曲强度(室温下)，进行了层压板的三点弯曲试验的实例，试验结果表明，使用鲲鹏BOYI 2025电子万能材料试验机能够完全对应层压板的弯曲试验。关键词：鲲鹏BOYI 2025电子万能材料试验机 层压板 PCB基板 弯曲试验 弯曲模量层压板是层压制品中的一种。层压制品是由两层或多层浸有树脂的纤维或织物经叠合、热压结合成的整体。层压制品可加工成各种绝缘和结构零部件，广泛应用在电机、变压器、高低压电器、电工仪表和电子设备中。随着电气工业的发展，高绝缘性。高强度、耐高温和适应各种使用环境的层压塑料制品相继出现。印制电路用的覆铜箔层压板也由于电子工业的需要迅速发展。层压制品的性能取决于基材和粘合剂以及成型工艺。按其组成、特性和耐热性，层压制品可分为有机基材层压板和无机基材层压板，本次应用选用电路板行业常用的PCB基板-环氧玻纤层压板作为样品进行试验，通过万能材料试验机可以进行层压板的各项力学试验，表征层压板的各项力学性能，从而做好层压板的质量控制。鲲鹏试验机配备的三点弯曲夹具具备较高的刚度，可以确保弯曲过程中受力分析的准确性，同时配备快速接头和可调支座，可以快速实现安装以及支座调整，另外配备的试样对中限位装置可以实现样品快速摆放及确保每次摆放的位置一致，确保结果的重现性。除夹具外，试验机主机的高精度以及超过1000Hz的采集频率，可以完整的记录弯曲过程中的所有特征数据，给用户提供准确可靠的试验数据，配合智能化的测试软件可以同时提供单试样、多试样、双坐标等各种测试曲线，让不同的用户均可以拥有良好的交互体验，为企业的研发、质量以及产品控制保驾护航。1.试验部分1.1仪器与夹具BOYI 2025-010 电子万能试验机三点弯曲夹具Smartest软件1.2分析条件试验温度：室温22℃左右载荷传感器：10kN（0.5级） 加载试验速率：0.76mm/min跨距：25.4mm压头及支座直径：10mm1.3样品及处理本次试验，选取的层压板尺寸为76.2mm×25.4mm×1.57mm，数量5个。图1 标准试样尺寸图2 试验样品2.试验介绍使用BOYI 2025-010电子万能试验机进行试验，将样品平放在下支座中，中间压头以0.76mm/min的速率进行试验。测量过程中的力以及位移数据，并生成弯曲试验曲线。 图3 测试系统图（主机、夹具）3.结果与结论3.1试验结果具体试验结果如下表1所示。表1.试验结果图4-试验曲线图5-试验后样品从上(表1)数据以及试验曲线可以看出，压头持续下压过程中，试样受力持续上升到最大力点，样品受力至断裂，软件可以记录整个过程中完整的试验曲线，可以获取最大力、应力、应变、位移行程等各项数据用于分析，试样破坏后，试验机监测断裂后自动停止设备，全部5个试样重现性良好，满足标准要求。从本次试验结果可以体现出鲲鹏BOYI 2025-010 电子万能试验机的高精度及高稳定性。4.结论上述试验结果表明，鲲鹏BOYI 2025-010 电子万能试验机配合三点弯曲夹具可以完全满足《IPC-TM-650试验方法手册》第2.4.4节层压板的弯曲强度(室温下)标准要求，高效高质完成试验。通过高精度高采样率的测试系统，可以获得层压板材料的各项力学数据，且稳定可靠，这对于塑料材料的技术发展非常重要，能够为企业的产品研发、品质管理，以及该行业的标准化、规范化提供数据支持与技术保障。

p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 柔性热电能量转换技术可将环境或人体温差转化成电能实现电子设备的自供电，在可穿戴等领域具有广阔的应用前景。传统无机热电材料具有优异的热电性能，但不具备柔性功能；而有机热电材料虽具有良好的柔性和弯曲性能，但热电性能极低。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 有机/无机复合热电材料可综合无机材料的热电高性能和有机材料的良好弯曲性能，成为近年来的研究热点。具有一维结构的碳纳米管或金属纳米线可以与有机材料的一维分子链形成紧密连接的导电网络，并沿链网络提供高导电通道，因此常被用于有机/无机复合热电材料的研究。但碳纳米管或金属纳米线极低的泽贝克系数导致复合材料的泽贝克系数难以提高。而无机热电材料虽然具有高泽贝克系数，但是其形状通常为片状或颗粒状，导致复合材料低的电输运性能。因此，如何选择匹配的有机/无机材料从而获得良好的电输运成为有机/无机复合热电材料研究的关键科学问题。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" text-indent: 2em " 最近，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员史迅、陈立东、副研究员仇鹏飞、瞿三寅等与美国克莱姆森大学教授贺健合作，提出了一种维度匹配的热电复合材料设计新策略，即使用同样具有一维结构的无机半导体材料制备高性能PVDF/Ta4SiTe4有机/无机柔性热电复合薄膜，其原型器件在35.5K温差下归一化最大功率密度为目前已报道的柔性热电器件中的最高值。相关研究成果以Conformal organic–inorganic semiconductor composites for flexible thermoelectrics& nbsp 为题& nbsp ，发表于Energy & amp Environmental Science上。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 有机材料聚偏氟乙烯（PVDF）具有一维链状结构，是一种具有优良柔性的绝缘体。基于维度匹配的设计思路，该团队选择了同样具有一维结构的Ta sub 4 /sub SiTe sub 4 /sub 无机材料与PVDF进行复合制备有机/无机柔性复合薄膜。通过化学气相输运反应，得到Ta位掺杂0.5% Mo的Ta sub 4 /sub SiTe sub 4 /sub 一维晶须。然后以N,N-二甲基甲酰胺（DMF）作为分散剂，通过滴涂的方法得到PVDF/Ta sub 4 /sub SiTe sub 4 /sub 复合薄膜。扫描电镜发现Ta sub 4 /sub SiTe sub 4 /sub 晶须均匀分散于PVDF基体之中构成网络状结构。透射电镜表明Ta sub 4 /sub SiTe sub 4 /sub 晶须与PVDF形成紧密结合的两相界面。热电性能表征发现PVDF/50 wt% Ta sub 4 /sub SiTe sub 4 /sub 具有优良电输运性能，在220 K功率因子高达1060 μWm sup -1 /sup K sup -2 /sup 。特别是，在相同的电导率下，PVDF/50 wt% Ta sub 4 /sub SiTe sub 4 /sub 薄膜的泽贝克系数远高于基于碳纳米管或金属纳米线的有机/无机复合薄膜。Ta sub 4 /sub SiTe sub 4 /sub 自身的半导体输运特性和一维结构共同产生了上述的优良电输运性能。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 在实现优良电输运性能的同时，维度匹配的PVDF和Ta sub 4 /sub SiTe sub 4 /sub 所形成的有机/无机复合薄膜也具有良好的柔性。在直径9 mm的曲面上反复弯曲5000次，PVDF/50 wt% Ta sub 4 /sub SiTe sub 4 /sub 薄膜电阻没有明显变化。研究团队初步制备了包含4个PVDF/50 wt% Ta sub 4 /sub SiTe sub 4 /sub 热电单偶的原型热电器件，在温差35.5K时，器件归一化最大功率密度达到0.13 Wm sup -1 /sup ，是现有报道的柔性热电器件的最大值。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 研究工作得到国家重点研发专项、国家自然科学基金、中科院青年创新促进会、上海市青年科技启明星项目等的资助和支持。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " a href=" https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/EE/C9EE03776D#!divAbstract" target=" _self" style=" color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 文章链接 /strong /span /a /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/pic/6b411bc8-07d4-4c5e-b683-14cb4ba70432.jpg" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 图a) PVDF/Ta4SiTe4柔性复合薄膜示意图。b) PVDF/Ta4SiTe4复合薄膜与已报道的一维有机-无机复合薄膜热电性能对比。c)PVDF/Ta4SiTe4基原型热电器件与已报道的柔性热电器件的归一化最大功率密度对比。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/webinar/17b432cd-d148-45fa-bf58-e391bf686e5a.jpg!w1920x420.jpg" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 为促进全国各地高校、科研院所、企业等相关从业人员进行复合材料性能表征与检测技术交流， strong 仪器信息网将于2020年6月15日举办“复合材料性能表征与评价”主题网络研讨会 /strong ，邀请领域内杰出专家和业内人士围绕复合材料力学与物理性能、损伤与破坏、宏微观多尺度模拟、疲劳特性等方面带来精彩报告，并为参会人员搭建网络互动平台进行学术交流。 /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/pic/50354d2d-5cea-442b-80b6-44b14d98eaf9.jpg" / /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/pic/9432a056-9d8f-4709-aa7c-c26f5e53f32b.jpg" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong span style=" text-indent: 2em " 参会方式（手机电脑均可参会） /span /strong br/ /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 1、 a href=" https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/FHCL/" target=" _self" style=" color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 官网报名 /span /a ，通过审核后您将收到通知；态度敷衍乱填将不予审核。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2、会议当天您将收到短信提醒。点击短信链接，输入报名手机号，即可参会。 /p

人们经常向往能够拥有魔法，以实现各种神奇的操作比如隔空操控、隔空取物，即在不主动触碰某个物体的情况下，用类似意念的超能力操控物体移动，多用于神话科幻电影或小说。正所谓，科技来源于想象，想象力是推动人类走向物种最顶端的原动力。而当科技发展到一定程度时，这种对于超能力的向往、对神奇操作的想象有时也会成为现实。2022年8月26日，国际顶级期刊《自然通讯》（Nature Communications）报道了北京航空航天大学机械工程及自动化学院仿生机器人研究团队文力课题组在软体机器人交互控制领域取得的最新进展。 操作人员通过裸手不仅能够实现对具有大量自由度的软体机器人的非接触控制，而且可以完成各类复杂的操作。能够将复杂的软体机器人的运动控制变得大众可及，得益于北京航空航天大学研究团队最新提出的基于双模态智能传感界面的软体机器人非接触交互示教方法。在该研究中，基于研究团队所研发多模态柔性传感界面，示教者在不接触软体机器人、无任何穿戴设备的情况下利用裸手交互地示教软体机器人（如连续体软体臂），使其实现复杂三维运动。其主要原理是，利用“隔空”条件下交互界面与人手表面电荷产生的静电感应，将人手和软体机器人之间的距离信号转换为传感信号，进而“诱导”机器人的运动。这类基于多模态柔性感知的非接触的示教方法可以显著拓展人类与软体机器人的交互方式。该论文第一作者为北京航空航天大学机械工程及自动化学院博士研究生刘文博，朵有宁、刘嘉琦、袁菲阳为共同第一作者，文力教授为论文通讯作者。中国科学院北京纳米能源与系统研究所与清华大学计算机系为本研究的合作单位。瞄准领域痛点问题软体机器人是一种新型柔软机器人，能够适应各种非结构化环境。由于软体材料的自由度可以根据需求自由变化，因此软体机器人有着极高的灵活性，并且软体机器人与生俱来的高度适应性，使其在与人类互动方面同传统的刚性机器人相比更具安全优势，在生物工程、救灾救援、医疗领域有着很大的应用前景，受到越来越多的关注。然而，由于目前软件机器人在建模和编程方面存在一定挑战，使得非专业人员在使用软件机器人实现特定动作及执行特定任务时常常面临一些不容忽视的困难。交互式示教方法能够高效、灵活地引导软机器人实现对应的运动，这将有助于软体机器人在室内、生产线和其它非结构化环境中的应用。攻克两大研究挑战在传统刚性机器人上常用到的拖拽示教的方式，并不能很好地应用于软体机器人，其主要是由于软体机器人顺应性高、具有无限自由度的自身特性。因此，直接进行“拖拽”会使软体机器人产生很大的被动变形。如果想检测这些被动变形，则需要在软体机器人上布置大量传感器。在解决软体机器人示教交互问题上，目前面临着两大挑战。（1）一种柔性多模态智能传感器-能够在适应软体机器人大变形的前提下，对多种环境信息（距离、压力以及材质等）做出响应。（2）一种友好的无需编程的软体机器人示教系统-能够简单高效地将人的指令传递给软体机器人。挑战一：多模态柔性传感器由于操作人员在与软体机器人交互过程中可能产生多种信号，且传感器需适应软体机器人自身柔软的特性，因此用于人机交互的传感器应具有检测多模态信号、柔软可变形等特点。课题组基于摩擦纳米发电机原理和液态金属的压阻效应提出了一种能够对非接触信号和接触信号进行实时感知和解耦的柔性双模态智能传感器（flexible bimodal smart skin, FBSS）。该传感器结构上主要包括柔性介电层、柔性电极层、激励层、液态金属图案和封装层组成。该团队利用新型微立体面投影光刻技术(nanoArch S140，摩方精密)实现了柔性介电层表面微型金字塔模具的3D打印，该传感器自身具有较强的柔性和可拉伸性。图1. 接触/非接触柔性双模态智能传感器(FBSS)的设计与传感原理。(a)传感器将不同功能层堆叠在一起。包括柔性介电层(青色)、柔性电极层(灰色)、刺激层(浅黄色)、液态金属(黑色)和封装层(橙色)。(b)柔性介电层顶部微金字塔结构的电子显微镜图像。该金字塔型微结构一方面可以有效介电层的表面积，增加表面电荷量进而提高非接触传感的灵敏度；另一方面可以减少外力作用在液态金属腔道上的面积增加压强促进液态金属腔道变形，进而提高接触传感的灵敏度。(c)印刷在硅胶材料层上的液态金属材料的光学显微镜图像。(d) FBSS可被弯曲，展示了其柔性。(e)样机可被拉伸(最大拉伸率为58.4%)。(f)样机的接触/非接触传感机制：i)柔性介电层(灰色)和外部物体(红色)在接触几次后，由于电子亲和性不同，产生了等密度的负电荷和正电荷。ii)当外部物体接近柔性介电层时，自由电子被驱动并从大地流向柔性电极。iii)外部物体开始接触FBSS，电子转移量增加，液态金属电阻增加。iv)外部物体与FBSS完全接触，转移的电子数和液态金属的电阻都达到最大值。v)随着外界压力的释放，电子从柔性电极(灰色)回流到大地，液态金属的电阻减小。vi)随着外部物体(红色)与FBSS分离，回流电子增多，液态金属的电阻恢复到初始状态。研究团队对柔性双模态智能传感器进行了系统的实验测试，研究结果表明，该传感器可以灵敏地检测外界物体与传感之间的距离以及接触压力，并且能够实时解耦这两种模态。此外该传感器利用不同材质得失电子能力的差异性，还可以对接触物体的材质进行检测。最后，实验研究表明该传感器具有一定环境抗干扰能力以及良好的稳定性和耐久性。研究团队所提出的柔性双模态智能传感器可以有效地检测外部物体的接近和接触信息，比如高速下落的网球，在整个过程传感器可以实时感知和区分网球的接近和击中传感器的逐个阶段。此外，该传感器还可以检测一个羽毛的飘落过程：随着羽毛逐渐接近，传感器输出的非接触信号逐渐增加。该柔性双模态智能传感器还能够感知人手的接近和按压信号，无需在手上增加任何外接设备：研究人员将该传感器连接进入LED灯控制电路，利用人手的接近信号控制控制红色LED灯亮度，接触信号控制蓝色LED灯亮度。图2. FBSS接触和非接触传感特性的表征结果。(a, b)网球从FBSS上方落下(下落距离200mm)的高速相机图像和接触、非接触输出信号。(c, d)人手指按压FBSS时的场景和接触、非接触输出信号。当检测到的非接触信号超过一个阈值时，红色发光二极管点亮；当手指按压FBSS时，蓝色LED点亮。在此基础上，课题组人员尝试将多模态柔性传感器与一些简单的软体机器人结合，实现了软体机器人与环境、与人的初步交互。将柔性多模态智能传感器放置在一段软体驱动器末端，通过人手能够实现非接触地直接控制驱动器的弯曲和收缩。这给人一种魔法般的体验；将柔性多模态传感器与气动折纸结构软体手结合，即使软体手完全埋进沙子依旧能够感知附近玩具昆虫的接近信息，并对其进行精准地抓取；柔性多模态智能传感器与气动驱动软体手爪结合，亦可实现运动路径上目标物体的搜寻与抓取：随着软体手爪逐渐靠近目标物，传感器输出的非接触信号逐渐增加，当超过一定阈值时系统判定为软体抓手找到了目标物并进行抓取，抓取过程中传感器输出的接近信号开始逐渐增加，最终实现了对目标物体的成功抓捕。图3. 自驱动软体机器人被人和环境的非接触信号触发。气动三自由度软体机械臂被人手的接近信号触发实现(a)弯曲和(b)缩短。(c)装有FBSS的气动软体折纸机器人成功检测并抓住玩具昆虫。(d)一个装备有FBSS的软体抓手自主搜索、检测和抓取塑料圆柱体物体，(e)在这个过程中接触和非接触信号随时间变化的结果。挑战二：针对软体机器人的示教交互方式基于多模态柔性传感器，课题组针对10自由度（软体臂主体由9根波纹管式气动驱动器组成，末端有一气动软体手）气动软体机械臂提出了一种非接触示教交互方式：利用人手的接近信号进行非接触控制，软体机械臂运动的步长大小对应非接触信号的大小，人手的按压信号用于控制末端软体手的开合。无需额外的穿戴设备，操作人员通过裸手即可与软体机械臂进行交互。同时，为了实现对软体机器人复杂姿态的控制，研究团队另辟蹊径，提出了“变换传感器位置&示教”的方法。在传感器的背部以及软体机器人上放置小的圆形磁铁，利用磁力快速改变传感器在软体机器人上的位置，从而实现对软体机器人各个驱动段的位姿控制。为简单验证上述示教控制系统的可行性，课题组人员控制软体机械臂进行二维、三维空间物体抓取任务。其重复过程能够很好地对示教过程进行复现。这种示教方式能够有效地捕捉并抓取空间内高、中、低大范围内的目标物体。由于交互控制系统能够完整地记录示教交互过程的控制步长数据，操作人员可以对复现过程的速度进行控制，并且根据用户的需求做出相应的调节。此外，研究人员还在软体机械臂每一段末端和贴附传感器的弧形片上安装了小磁片，便于交互过程中传感器位置的切换。该方法通过简单、快速地更换传感器的位置，实现了对每一段的高效交互控制，最终实现了整个软体复杂位姿的简单控制。图4. 基于“传感器换位与示教”方法交互式示教软体机械臂实现复杂运动。FBSS I和FBSS II随时间变化的非接触和接触信号的归一化结果。每个图中的红色和蓝色箭头表示用户正在将FBSS从一个位置移动到另一个位置，以便与软体机械臂的不同位置进行交互。(a)示教者使用“传感器换位与示教”方法操纵软体臂实现二维空间运动。(b) 使用“传感器换位与示教”方法操纵软体臂实现复杂三维空间运动。除了简单的控制软体机器人完成空间物体的抓取任务以外，还可以与软体机器人进行无接触的互动教学，从而实现更加复杂、更具挑战性的任务。例如，将一根水彩笔安装软体臂末端，通过示教方式“教会”软体机械臂在迷宫中行走；通过示教方式操作软体机械臂进行咽拭子采样。为更好地展现软体机械臂的灵活性和示教交互方式的效果，课题组人员在软体机械臂和目标物之间放置一块障碍物，通过示教方式，“教会”软体机械臂越过障碍并成功抓取一朵花。图5. 交互式示教自驱动软机器人潜在应用的展示。(a)示教软体机械臂走迷宫的实验场景。(b, c)软体机械臂走迷宫实验中示教和复现的轨迹。(d)走迷宫实验示教过程中的信号曲线。咽拭子采集实验示教过程的(e)实验场景和(f)信号曲线。(g)交互式示教软体机械臂越过障碍物并成功抓取花朵。研究团队提出一种基于多模态柔性传感的软体机器人的“非接触示教”方法。基于所研发多模态柔性传感界面，示教者利用裸手可以无接触地、交互地示教软体机器人（如连续体软体臂），使其实现复杂三维运动。这类基于多模态柔性感知的非接触的示教方法可以扩展人类与软体机器人交互方式。这种简单、高效、友好的非接触交互示教方式，为软体机器人在非结构化环境中的交互控制提供了一种新的范式。图6. 软体机器人非接触交互示教概念图：人们通过非接触示教的方式轻松控制软体机器人在非结构化环境中作业。

柔性电子作为一种新兴的电子技术，以其独特的柔性/延展性（弯曲、折叠、扭转、压缩或拉伸）和高灵敏特性，在信息、医疗等领域具有广泛应用前景，如电子皮肤、柔性屏、脑机接口等。水凝胶材料以其独有的特性（柔性、导电性、高拉伸性）在柔性电子领域被广泛研究和使用。采用诸如光学光刻、微接触印刷等微纳制造技术可实现图案化水凝胶柔性电子器件的制造，但是上述技术加工步骤复杂、加工成本高、幅面较小，难以实现复杂三维结构信号强化效应。微纳3D打印技术很好地平衡制造成本、加工精度和幅面的问题，可快速制造并成型任意形状和定制设计的水凝胶跨尺度结构，而且，对水凝胶进行图案化设计可进一步提高柔性电子器件的灵敏性；同时通过对水凝胶的性能诸如自粘附、导电、抗冻等性能的优化，可拓展水凝胶柔性电子的应用范围，如自粘附电子、极端温度环境工作的柔性器件等。近日，湖南大学王兆龙、段辉高教授与上海交通大学郑平院士合作，基于面投影微立体光刻技术，采用摩方精密（BMF）超高精度光固化3D打印机nanoArch S/P140，通过引入粘附性的光固化单体及材料配比优化，设计了水凝胶诸如强粘附性、导电性和抗冻性等性能。通过水凝胶的结构设计提高运动信号监测的应变灵敏度，实现宽范围的运动信号传感。作者设计3D打印水凝胶柔性电极采集人体的肌电信号，将水凝胶柔性电极采集的肌电信号作为用户界面控制机械手的同步运动，以准确的完成弹奏不同音符的动作，甚至可以控制-80℃低温环境下机械手的运动。该工作引入微尺度3D打印技术使得复杂3D结构多功能柔性电子和复杂人机接口的快速制造成为可能。文章以“3D printed super-anti-freezing self-adhesive human-machine interface”为题发表在Materials Today Physics上。该工作得到了国家自然科学基金、湖南省优秀青年基金、广东省重点研发计划，长沙市科技局等基金支持。图1 面投影微立体光刻技术（摩方精密，nanoArch S/P140）原理及水凝胶材料设计，利用共价键交联和氢键网络结合优化水凝胶性能图2 3D打印水凝胶诸如超拉伸、强粘附、抗冻等性能设计图3 基于面投影微立体光刻技术加工跨尺度结构的水凝胶制备高灵敏度的应变传感器，用于监测宽范围的人体运动信号图4 基于面投影微立体光刻技术加工水凝胶用于肌电信号的采集，将采集的肌电信号作为人机接口控制机械手的同步运动，以完成弹奏不同音符、甚至低温环境的动作控制官网：https://www.bmftec.cn/links/10

柔性电子作为一种新兴的电子技术，以其独特的柔性/延展性（弯曲、折叠、扭转、压缩或拉伸）和高灵敏特性，在信息、医疗等领域具有广泛应用前景，如电子皮肤、柔性屏、脑机接口等。水凝胶材料以其独有的特性（柔性、导电性、高拉伸性）在柔性电子领域被广泛研究和使用。采用诸如光学光刻、微接触印刷等微纳制造技术可实现图案化水凝胶柔性电子器件的制造，但是上述技术加工步骤复杂、加工成本高、幅面较小，难以实现复杂三维结构信号强化效应。微纳3D打印技术很好地平衡制造成本、加工精度和幅面的问题，可快速制造并成型任意形状和定制设计的水凝胶跨尺度结构，而且，对水凝胶进行图案化设计可进一步提高柔性电子器件的灵敏性；同时通过对水凝胶的性能诸如自粘附、导电、抗冻等性能的优化，可拓展水凝胶柔性电子的应用范围，如自粘附电子、极端温度环境工作的柔性器件等。近日，湖南大学王兆龙、段辉高教授与上海交通大学郑平院士合作，基于面投影微立体光刻技术，采用摩方精密（BMF）超高精度光固化3D打印机nanoArch S/P140，通过引入粘附性的光固化单体及材料配比优化，设计了水凝胶诸如强粘附性、导电性和抗冻性等性能。通过水凝胶的结构设计提高运动信号监测的应变灵敏度，实现宽范围的运动信号传感。作者设计3D打印水凝胶柔性电极采集人体的肌电信号，将水凝胶柔性电极采集的肌电信号作为用户界面控制机械手的同步运动，以准确的完成弹奏不同音符的动作，甚至可以控制-80℃低温环境下机械手的运动。该工作引入微尺度3D打印技术使得复杂3D结构多功能柔性电子和复杂人机接口的快速制造成为可能。文章以“3D printed super-anti-freezing self-adhesive human-machine interface”为题发表在Materials Today Physics上。原文链接：https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2021.100404该工作得到了国家自然科学基金、湖南省优秀青年基金、广东省重点研发计划，长沙市科技局等基金支持。图1 面投影微立体光刻技术（摩方精密，nanoArch S/P140）原理及水凝胶材料设计，利用共价键交联和氢键网络结合优化水凝胶性能图2 3D打印水凝胶诸如超拉伸、强粘附、抗冻等性能设计图3 基于面投影微立体光刻技术加工跨尺度结构的水凝胶制备高灵敏度的应变传感器，用于监测宽范围的人体运动信号图4 基于面投影微立体光刻技术加工水凝胶用于肌电信号的采集，将采集的肌电信号作为人机接口控制机械手的同步运动，以完成弹奏不同音符、甚至低温环境的动作控制官网：https://www.bmftec.cn/links/10

近年来，柔性电子在可穿戴设备、电子皮肤等众多应用中扮演着越来越重要的角色，以水凝胶为基质设计的柔性电子由于其良好的导电性、柔性以及生物相容性等特点受到广泛的关注，在柔性传感器、柔性能源器件及人机接口等方面表现出广阔的应用前景。面投影微立体光刻3D打印技术（PμSL）可快速制造并成型任意形状和定制设计的结构，为以水凝胶基质设计的柔性电子器件的制造提供了灵活性和简便性。结合3D打印技术，并对水凝胶进行诸如超抗冻、超拉伸、导电等性能设计，在一定程度上拓宽了水凝胶的功能和应用范围。近日，湖南大学王兆龙助理教授、段辉高教授与上海交通大学郑平院士等人合作，该团队基于摩方精密（BMF）超高精度光固化3D打印机nanoArch S/P140，开发了一种能够耐受-115℃极高导电能力的水凝胶体系，实现了极低温条件下的可穿戴设备运动信号检测及脑电信号高精度采集。文章以“3D Printed Ultrastretchable, Hyper-Antifreezing Conductive Hydrogelfor Sensitive Motion and Electrophysiological Signal Monitoring”为题发表在Research（Volume 2020 |Article ID 1426078）上。其中，王兆龙助理教授及硕士研究生陈雷为共同一作。基于面投影微立体光刻技术制造水凝胶结构，首先，作者通过计算机辅助设计（CAD）软件生成的3D模型按照特定层厚切片为一系列平行的二维数字图像，然后，这些切出来的2D图案被传输到DMD芯片上，DMD芯片通过2D图案的形状调节其上照射的紫外光（LED，405nm）。具有相应定义的2D图案的成形紫外光通过一个缩小透镜，该透镜将2D图像投影到具有缩小特征尺寸的水凝胶前体溶液上。图案化的紫外光照射将会使水凝胶前体溶液在相应区域发生局部聚合反应并成型附着在打印平台上。再控制降低打印平台，紫外光投影照射继续打印下一层。这个过程反复进行，直到整个水凝胶结构被制造出来（图1）。研究者引入亲水性的三元醇作为光引发剂TPO-L的良性溶剂，将不溶于水的TPO-L均匀分散在水中，提高光引发剂引发效率，结合光固化3D打印nanoArchS/P140设备的离型膜的快速离型，大大提高水凝胶的光固化速度；利用纳米羟基磷灰石与水凝胶高分子链之间形成强烈的物理作用，从而提高3D打印水凝胶的拉伸性（2500%），并进一步提高其机械强度；三元醇和高浓度离子盐的协同作用赋予了水凝胶极佳的导电性和抗冻性（-115℃左右），3D打印水凝胶在极低温情况下仍然能够完成拉伸、弯曲和扭转的动作，并具有一定的低温导电性（图2）。图1 基于面投影微立体光刻技术的水凝胶加工过程图2 水凝胶的力学、电学和抗冻性能设计优异的机械性能和良好的导电性能使其3D打印水凝胶能够作为应变传感器用于识别包括手指弯曲、发声及吞咽等人体运动信号（图3）；水凝胶还可作为柔性电极检测和采集诸如人睁、闭眼时的脑/眼电信号（EEG/ EOG），当志愿者在闭上眼睛并放松时，脑电信号显示出明显的α波（8~13Hz），当志愿者睁开眼睛并积极思考时，脑电α波即刻消失并逐渐向β波（14~30Hz）方向移动。与当前最精确的传统脑电信号采集装置对比实验表明，新体系水凝胶可以准确采集大脑中的脑电信号，反映大脑活动的整体信息，显示出在人机交互，特别是低温领域的脑机接口等方面的应用潜力（图4）。图3 柔性应变传感器应用图4 水凝胶柔性电极脑机接口应用总而言之，本研究基于面投影微立体光刻技术，引入亲水性的三元醇作为光引发剂TPO-L的良性溶剂，利用纳米羟基磷灰石提高拉伸性，并结合高浓度的离子盐和三元醇作为导电介质和抗冻剂，使得所开发的水凝胶体系具有优异机械、导电和抗冻性能，并且可作为柔性应变传感器实现对人体运动和微弱信号的实时监控，同时可进一步用作脑机接口，准确采集大脑中的脑电信号，包括α、β波以反映大脑活动的整体信息。本文提出的水凝胶在电子皮肤、人机交互甚至极低温情况下的可穿戴设备中具有良好的应用前景。未来，微尺度3D打印技术的加入使得复杂3D结构多功能柔性电子和复杂脑机接口的快速制造成为可能。原文链接：https://spj.sciencemag.org/journals/research/2020/1426078/

p 　　 strong 仪器信息网讯 /strong 2016年6月14日，阿美特克集团科学仪器部在北京分公司召开“VersaSCAN微区电化学技术交流会”，并在此交流会上发布新技术——扫描电化学显微镜(SECM)柔性探针技术，仪器信息网作为特邀媒体参加了此次交流会。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201606/insimg/df310fa7-7498-4447-9824-d8d13bc1311e.jpg" title=" 现场.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 交流会现场 /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201606/insimg/23d87ea2-0dc1-4803-b034-50c862613922.jpg" title=" john.jpg" / /strong /p p style=" text-align: center " strong 阿美特克公司科学仪器部微区电化学产品经理John Harper 博士 /strong /p p 　　John Harper 博士为与会者详细介绍了此次发布的新技术。此次发布的扫描电化学显微镜柔性探针技术专用于“普林斯顿应用研究VersaScan”产品的柔性接触和等距测试，是由瑞士洛桑联邦理工学院的物理和电分析化学实验室(LEPA-EPFL)Hubert Girault教授课题组经数十年的研究而实现的。阿美特克科学仪器部与该实验室签署了独家合作协议，集成并销售其柔性探针技术。柔性探针使得广大研究者可同时进行等距离和等高模式的SECM测试，可分离3D表面电化学活性响应图中表面物理形貌和电化学响应的贡献。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201606/insimg/8b8cff7a-e52b-499e-a9c8-7301f57e1cc4.jpg" title=" 未标题-1.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 柔性探针 /strong br/ /p p 　　与市场上常用的硬性探针相比，柔性探针具有以下优势：1)柔性探针等距SECM无需额外增加昂贵的控制与测量硬件 2)测量时无需为达到控制距离而预先测试样品表面的地形地貌 3)探针设计为与样品进行柔性接触，当与样品表面接触时，探针会发生柔性弯曲，避免探针自身被划伤以及探针对样品表面的损害 4)常规技术中硬性探针和样品直接接触会导致表面易损样品被损坏，如人体组织等。而柔性探针技术接触样品的接触力仅为常规硬接触探针的千分之一。 /p p 　　未来，阿美特克集团科学仪器部与LEPA-EPFL还将共同致力于实现其它探针材料与技术的商业化，希望SECM柔性探针技术能帮助SECM成为标准电化学测试利器。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201606/insimg/2e21944f-8e7c-4060-bf35-cf3d26b32e96.jpg" title=" 颁奖.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 阿美特克公司科学仪器部亚洲区经理杨琦女士（左）和浙江大学刘艳华博士（右） /strong /p p 　　为鼓励更多的用户致力于微区电化学的研究，此次交流会特设“普林斯顿应用研究微区电化学优秀论文奖”。本次奖项颁发给了浙江大学刘艳华博士，以表彰其使用VersaScan微区电化学测试系统在涂装材料研究方面所作出的贡献，由阿美特克公司科学仪器部亚洲区经理杨琦女士为其颁奖。 /p p 　　随后的技术交流过程中，John Harper 博士、刘艳华博士和厦门大学林昌健教授针对微区电化学的技术和应用为大家进行了分享。 /p p 　　VersaScan微区电化学测试系统是一个模块化配置的系统，可实现现今所有微区扫描探针电化学技术以及激光非接触式微区形貌测试，包括扫描电化学显微镜、扫描振动电极测试、扫描开尔文探针测试、微区电化学阻抗测试、扫描电解液微滴测试、非触式光学微区形貌测试等。此次发布的柔性探针技术主要针对扫描电化学显微镜，目前阿美特克可提供有效直径15um的柔性碳探针。John Harper 博士还重点介绍了柔性探针技术的应用案例，包括癌细胞成像和黑色素瘤的分期变化(如皮肤癌)、电子应用-电沉积和成像、电催化等。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201606/insimg/42c2696e-55a0-4b85-a413-b27b8d2fcd46.jpg" title=" 刘.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 浙江大学刘艳华博士 /strong /p p 　　刘艳华博士介绍了扫描振动电极测试技术在涂层金属腐蚀研究中的应用。刘博士主要介绍了两项工作：一是采用电沉积技术合成了负载缓蚀剂的超疏水二氧化硅薄膜 二是构建了基于硅烷修饰的E-Sio2薄膜和环氧树脂的新型防护体系。在此两项工作中均利用了扫描振动电极测试技术来表征其微区耐腐蚀性能，与其它表征手段结果均有较好的吻合度。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201606/insimg/57ccfb9f-0203-43e8-9257-ca5e1f843bb5.jpg" title=" 林.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 厦门大学林昌健教授 /strong br/ /p p 　　据了解，林昌健教授自1979年开始研究微区电化学技术，至今已有37年。林教授认为微区电化学之所以能发展到今天的水平，一是科研需求，越来越多的科研人员应用此技术使其成为热门研究领域 二是科技发展，科技水平的发展也使微区电化学技术有了显著的进步。未来，微区电化学技术发展很重要的一方面就是探针技术的发展。林教授重点介绍了其团队开发的新型探针。林教授发现，在空间分辨率足够高的情况下，除电流、电压信号外， pH值和氯离子浓度也可以很好的表征局部腐蚀程度，故其团队开发了可测量pH值和氯离子浓度的探针。未来此探针有望集成到VersaScan微区电化学测试系统上。 /p p style=" text-align: right " （编辑：李学雷） br/ /p

近日，大连化物所太阳能研究部薄膜太阳能电池研究组(DNL1606组)杨栋研究员和刘生忠研究员团队采用电子传输层中氧空位缺陷填充的策略，制备出目前有文献报道的最高效率的柔性钙钛矿太阳能电池组件。 　　柔性钙钛矿太阳能电池由于具有质量轻，便携式，高功质比等优点被广泛关注。该团队长期致力于柔性钙钛矿太阳能电池中低温条件下制备高质量钙钛矿吸光层和电子传输层的研究。团队早期开发了可室温磁控溅射的TiO2电子传输层(Energy Environ. Sci.，2015)、可低温制备的固态离子液体电子传输材料(Adv. Mater. ，2016)，制备出高效率柔性钙钛矿太阳能电池。随后，团队通过开发二甲基硫醚添加剂延缓钙钛矿的结晶过程，提升钙钛矿吸光层的质量，再次提升了柔性钙钛矿太阳能电池的效率(Adv. Mater.，2018)。本工作中，团队利用紫外光照射产生的氧和羟基自由基处理SnO2电子传输层，降低了SnO2薄膜中的氧空位缺陷。研究发现，由于给电子羟基的引入使得SnO2的能级向上移动，有利于钙钛矿中电子的导出；羟基可以在SnO2和钙钛矿之间形成氢键，改善界面接触，提供电荷传输的通道；处理后SnO2表面的浸润性得到有效改善，更利于制备大面积均匀的钙钛矿薄膜。最终，团队制备出面积为36.50cm2的柔性钙钛矿电池组件，效率达到18.71%，这是目前有文献报道的柔性钙钛矿组件的最高效率。同时，柔性钙钛矿组件表现出良好得机械性能，器件在弯曲1000次后，仍可保持83%的原有效率。该工作提出了一种简单有效的界面处理方式，为促进高性能柔性钙钛矿电池组件的发展提供了有效途径。 　　上述工作以“Highest-Efficiency Flexible Perovskite Solar Module by Interface Engineering for Efficient Charge-Transfer”为题，于近日发表在《先进材料》(Advanced Materials)上。该工作得到国家自然科学基金等项目的资助。

6 Plus的&ldquo 弯曲门&rdquo 事件最近成了外界热议的话题，虽然苹果声称只有极个别的用户受到了影响，但这样的解释依然难掩悠悠之口。为了展示自己严格的品质测试流程，苹果日前向外界揭开了自己测试实验室的神秘面纱。 　　这已经不是苹果第一次采取这样的公关策略了：在2010年iPhone 4的&ldquo 天线门&rdquo 之后，苹果就曾允许部分记者进入自己的实验室。 　　而这一次，苹果全球营销副总裁Phil Schiller再次重申了苹果在官方声明当中的说法：苹果只接到了9起弯曲iPhone 6 Plus的报告，这和产品的总销量相比是九牛一毛。随后，他又再次介绍了iPhone 6的部件清单，包括一体式结果，高强度铝合金，&ldquo 业界最强韧的玻璃&rdquo ，不锈钢，还有钛合金嵌入物。 　　而他们之前并没有介绍过的，是约有1.5万部的iPhone 6和iPhone 6 Plus评测机型(各自)在发布之前接受了&ldquo 彻底的&rdquo 测试&mdash &mdash 这可谓是苹果的历史之最。大部分的测试都是在中国进行的，但许多设备也会在库比蒂诺总部接受测试。 　　数十名不同身高和体重的工程师在产品上市之前的几个月里会随身携带iPhone 6和iPhone 6 Plus的模型或者是仿制品，然后报告自己的体验，实验室则会根据这些报告来对测试规范进行调整。 　　苹果对于iPhone的测试主要包括： 　　坐立测试 　　首先是&ldquo 坐立测试&rdquo ，它的意思非常直白，就是苹果试图复制你的屁股坐到iPhone上头时情况。 　　苹果硬件工程高级副总裁Dan Riccio介绍道，对于那些担心手机会在口袋里被压弯的用户来说，这项测试和该问题是最息息相关的。坐立测试由3部分构成，第一部分会模拟普通用户坐到硬表面上，第二部分会模拟用户陷入柔软物体(比如沙发)当中的情形，而第三部分也是被称作&ldquo 最糟情况&rdquo 的测试，那就是用户把手机放在裤子后口袋，然后以某种角度坐到硬表面上。 　　Riccio说它们会&ldquo 上千次&rdquo 循环进行这些测试。 　　3点弯曲测试 　　Riccio说，这个测试可能&ldquo 和你们看到的视频关系最密切&rdquo 。测试会使用最高25千克的重力施加在手机的中心(正反面)，这实际上还不是手机真正能够承受的最大重力。在测试当中，手机在重压之下的确出现了弯曲，但当金属条抬起之后，机身的形状又恢复如常。 　　当被问及为什么这些手机在受压之后会复原，而那些用户的手机却产生了永久性的弯曲时，Riccio解释道，在某些情况下，如果用户施加的压力超过了变形的自然点，手机就可能会&ldquo 变不回来了&rdquo 。 　　压力点测试 　　在这项测试当中，一个重量为10千克的稳定压力点会被直接施加在手机的中心。 　　扭曲测试 　　苹果最后展示的是扭曲测试，在这项测试当中，记者看到一部iPhone 6，iPhone 6 Plus和MacBook Pro以各种角度从机身两端被扭曲，不过苹果不愿透露弯曲的角度究竟是多大。 　　以上就是苹果此次展示的所有测试手段，不过他们表示，实际的产品测试并不止于此。 　　虽然尺寸不同，但iPhone 6和iPhone 6 Plus所经历的测试都是相同的，因此有记者问Schiller是否有任何iPhone 6出现弯曲的报告。 　　他并没有直接回答这个问题，而是回应称公司会收到各种各样的产品问题投诉，但这些都是极其少见的。 　　在本次的展示当中，有人发现了苹果实验室里一个非常有趣的地方，那就是里头的电脑竟然还在使用Windows XP操作系统。我们都知道，该系统问世已经超过10年，且不再受到微软的支持。 　　看样子就连苹果都不想要升级自己的Windows版本，宁愿使用过时的系统也不愿通过较新的系统版本保护自己的内网。

【科学背景】随着软电子学和可拉伸设备领域的迅速发展，高性能电子器件在实现柔性和可拉伸性方面取得了显著进展。这些技术的推动不仅革新了传统电子学和光电子学，还在生物电子学和能源设备等多个研究领域展示了巨大潜力。然而，现有的制造技术面临着诸多挑战，例如有毒化学品的使用安全问题、昂贵的设备要求、转移过程中薄膜损伤的风险以及高温处理对设备可用性的限制。转移印刷技术允许将在刚性基板上制造的高质量材料转移到柔性或可拉伸的目标基板上。这种方法极大地推动了柔性电子器件的发展，使得可以制造出具有超薄、轻量、机械可变形性和高性能的设备，包括皮肤可穿戴设备、植入式医疗设备以及各种三维形状或可变形的电子器件。然而，传统的转移印刷过程存在一些严重问题。主要问题包括对薄膜材料可能造成化学损伤的湿法蚀刻步骤，以及在微图案化薄膜情况下可能导致的薄膜机械断裂。此外，许多方法虽然被提出来解决这些问题，但仍然面临着实际应用中的限制，如设备复杂性、成本高昂和操作复杂性。为解决上述问题，韩国浦项基础科学研究所Dae-Hyeong Kim & Sangkyu Lee以及釜山大学Ji Hoon Kim等教授携手提出了一种创新的干式转移印刷策略，基于应力控制的方法。他们通过直流磁控溅射技术，在沉积金属双层薄膜时精确控制应力的生成和分布。随后，通过施加机械弯曲变形，额外的拉伸应力被引入到薄膜中，使得薄膜能够可靠地从母基板上释放。这一过程中，薄膜的应变能释放速率被精确控制，超过了薄膜与基板之间的界面韧性，从而有效实现了薄膜的无损干式转移。【科学亮点】（1）实验首次提出了一种无损伤干式转移印刷策略，基于应力控制的金属双层薄膜沉积技术。通过直流磁控溅射技术，在沉积过程中控制金属双层薄膜的应力分布，从而实现了高质量薄膜的制备和转移。（2）实验通过调节溅射参数和施加机械弯曲，成功控制了薄膜内部的应力分布，使得薄膜在施加外向弯曲变形后能够可靠地从母基板上剥离。这一过程中，通过增加总应力，成功实现了薄膜与基板之间的可靠分离，避免了传统湿法蚀刻过程中可能导致的化学损伤和薄膜损伤问题。（3）实验结果表明，这种干式转移印刷策略不仅可以将金属薄膜成功转移至柔性或可拉伸的基板上，还可以应用于高温处理的氧化物薄膜。这为制造二维柔性电子器件和三维多功能体系结构（如流量传感器、离子浓度传感器、温度传感器和薄膜电池）提供了有效的方法和技术支持。【科学图文】图1：基于应力工程，无损伤干式转印的概念。图2. 铂Pt薄膜的应力工程。图3. 各种2D Pt薄膜的转移及其向3D结构的转换。图 4. 具有2D/3D混合结构的集成传感器阵列演示。图 5. 具有转移LiCoO2薄膜的柔性薄膜电池TFB制造。【科学结论】以上文章展示了一种基于应力工程的创新干式转移印刷技术，为制备高质量薄膜提供了重要价值。通过精确调控直流磁控溅射参数，实现了双层结构中的应力水平和梯度的控制，进而在转移印刷过程中应用外向弯曲变形，使得薄膜能够有效剥离而不损伤。这一方法不仅成功地解决了传统湿法蚀刻可能引起的化学损伤和机械损伤问题，还克服了高温处理条件下的挑战，为柔性和可拉伸基板上的高性能电子器件制造提供了新的技术途径。科学启迪的关键在于通过物理机制的精细控制，如应力管理和能量释放率的优化，实现了薄膜与基板之间可靠的分离，从而推动了转移印刷技术的进步。此外，这种技术的应用前景广泛，不仅限于二维柔性/可拉伸设备，还包括复杂的三维多功能体系结构，涵盖了电子学、光电子学、生物电子学和能源收集等多个领域。因此，该研究不仅为实现新型电子器件的制造提供了实用性解决方案，还为未来柔性电子技术的发展奠定了坚实的基础。原文详情：Shin, Y., Hong, S., Hur, Y.C. et al. Damage-free dry transfer method using stress engineering for high-performance flexible two- and three-dimensional electronics. Nat. Mater. (2024). https://doi.org/10.1038/s41563-024-01931-y

柔性电子作为一种新兴的电子技术，以其独特的柔性/延展性（弯曲、折叠、扭转、压缩或拉伸）和高灵敏特性，在信息、医疗等领域具有广泛应用前景，如电子皮肤、柔性屏、脑机接口等。水凝胶材料以其独有的特性（柔性、导电性、高拉伸性）在柔性电子领域被广泛研究和使用。采用诸如光学光刻、微接触印刷等微纳制造技术可实现图案化水凝胶柔性电子器件的制造，但是上述技术加工步骤复杂、加工成本高、幅面较小，难以实现复杂三维结构信号强化效应。微纳3D打印技术很好地平衡制造成本、加工精度和幅面的问题，可快速制造并成型任意形状和定制设计的水凝胶跨尺度结构，而且，对水凝胶进行图案化设计可进一步提高柔性电子器件的灵敏性；同时通过对水凝胶的性能诸如自粘附、导电、抗冻等性能的优化，可拓展水凝胶柔性电子的应用范围，如自粘附电子、极端温度环境工作的柔性器件等。近日，湖南大学王兆龙、段辉高教授与上海交通大学郑平院士合作，基于面投影微立体光刻技术，采用摩方精密（BMF）超高精度光固化3D打印机nanoArch S/P140，通过引入粘附性的光固化单体及材料配比优化，设计了水凝胶诸如强粘附性、导电性和抗冻性等性能。通过水凝胶的结构设计提高运动信号监测的应变灵敏度，实现宽范围的运动信号传感。作者设计3D打印水凝胶柔性电极采集人体的肌电信号，将水凝胶柔性电极采集的肌电信号作为用户界面控制机械手的同步运动，以准确的完成弹奏不同音符的动作，甚至可以控制-80℃低温环境下机械手的运动。该工作引入微尺度3D打印技术使得复杂3D结构多功能柔性电子和复杂人机接口的快速制造成为可能。文章以“3D printed super-anti-freezing self-adhesive human-machine interface”为题发表在Materials Today Physics上。原文链接：https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2021.100404该工作得到了国家自然科学基金、湖南省优秀青年基金、广东省重点研发计划，长沙市科技局等基金支持。图1 面投影微立体光刻技术（摩方精密，nanoArch S/P140）原理及水凝胶材料设计，利用共价键交联和氢键网络结合优化水凝胶性能图2 3D打印水凝胶诸如超拉伸、强粘附、抗冻等性能设计图3 基于面投影微立体光刻技术加工跨尺度结构的水凝胶制备高灵敏度的应变传感器，用于监测宽范围的人体运动信号图4 基于面投影微立体光刻技术加工水凝胶用于肌电信号的采集，将采集的肌电信号作为人机接口控制机械手的同步运动，以完成弹奏不同音符、甚至低温环境的动作控制

近日，空天信息创新研究院广州园区王天武研究团队关于太赫兹（THz）载波包络移相器的研发成果，发表于《先进光学材料》（Advanced Optical Materials）。其研究论文题为《基于超材料的柔性太赫兹载波包络移相器（Flexible THz Carrier-Envelope Phase Shifter Based on Metamaterials）》。作为太赫兹扫描隧道显微镜系统的核心部件，该载波包络移相器由不同的人工微结构阵列组成（图1）。研究团队首次利用“超材料”在亚波长厚度和不改变THz电场极化的情况下实现了对宽带THz载波包络相位（CEP）的消色差可控相移，其CEP的相移高达2。与传统的THz载波包络移相器相比，该移相器具有超薄、柔性、低插损、易于安装和操作等优点。超短脉冲的CEP决定了脉冲的瞬时电场强度，它在许多非线性物理过程中起着重要作用。例如，近年来，将亚皮秒THz脉冲耦合到纳米尖端以调制隧道结的偏压而开发的THz扫描隧道显微镜（THz-STM）已经在超快时间尺度上实现了原子级分辨率。通过简单高效的途径控制THz脉冲的CEP来实现对隧道结中近场THz时间波形的主动控制对推进电子的超快纳米尺度操纵是必不可少的。由多个THz偏振元件组成的复杂装置已用于控制THz脉冲的CEP，但由于菲涅耳反射损耗，其插入损耗很大。此外，天然材料在太赫兹波段具有弱的色散响应和小的双折射系数，因此不容易被设计用于具有宽频率成分的太赫兹脉冲的CEP控制。超材料作为一种由亚波长结构衍生而来的具有特殊光学特性的人工材料，与自然材料相比，它对电磁波的色散响应和双折射系数都可进行人为的定制。尽管超材料技术发展迅速，但由于近单周期THz脉冲的宽带特性，它对THz脉冲的 CEP控制仍然具有挑战性。基于此，研究团队提出了基于超材料的柔性THz载波包络移相器来控制THz CEP的方法，并对该移相器的性能进行了模拟和实验表征。研究者利用特定的金属分裂环谐振器的几何相位和共振相位来控制THz脉冲的CEP，并利用正交定向光栅来提高传输效率。当入射的THz脉冲依次被载波包络移相器中不同的微结构阵列调制时，通过THz时域光谱系统（THz-TDS）清晰地观察到了THz脉冲的时间波形在不同CEP值下的变化，与模拟结果十分吻合（图2a, b）。此外，通过实验验证了该移相器在广角入射和大的形变下具有良好的鲁棒性（图2c, d），并且通过适当缩放模型的结构参数。该设计方案也可以应用于其他波段。以上研究工作得到国家自然科学基金、广州市和广州市开发区项目的支持。研究合作单位包括北京凝聚态物理研究所、松山湖材料实验室以及中国科学院大学。点击此处查看论文图1. (a)移相器的单元结构示意图，(b)整体和局部光学照片图2. (a, b) 模拟和实验获得的不同CEP值对应的THz时间波形变化，(c, d) 广角入射和样品弯曲形变对器件性能的影响

近年来，柔性电子在可穿戴设备、电子皮肤等众多应用中扮演着越来越重要的角色，以水凝胶为基质设计的柔性电子由于其良好的导电性、柔性以及生物相容性等特点受到广泛的关注，在柔性传感器、柔性能源器件及人机接口等方面表现出广阔的应用前景。面投影微立体光刻3D打印技术（PμSL）可快速制造并成型任意形状和定制设计的结构，为以水凝胶基质设计的柔性电子器件的制造提供了灵活性和简便性。结合3D打印技术，并对水凝胶进行诸如超抗冻、超拉伸、导电等性能设计，在一定程度上拓宽了水凝胶的功能和应用范围。近日，湖南大学王兆龙助理教授、段辉高教授与上海交通大学郑平院士等人合作，该团队基于摩方精密（BMF）超高精度光固化3D打印机nanoArch S/P140，开发了一种能够耐受-115℃极高导电能力的水凝胶体系，实现了极低温条件下的可穿戴设备运动信号检测及脑电信号高精度采集。文章以“3D Printed Ultrastretchable, Hyper-Antifreezing Conductive Hydrogelfor Sensitive Motion and Electrophysiological Signal Monitoring”为题发表在Research（Volume 2020 |Article ID 1426078）上。其中，王兆龙助理教授及硕士研究生陈雷为共同一作。基于面投影微立体光刻技术制造水凝胶结构，首先，作者通过计算机辅助设计（CAD）软件生成的3D模型按照特定层厚切片为一系列平行的二维数字图像，然后，这些切出来的2D图案被传输到DMD芯片上，DMD芯片通过2D图案的形状调节其上照射的紫外光（LED，405nm）。具有相应定义的2D图案的成形紫外光通过一个缩小透镜，该透镜将2D图像投影到具有缩小特征尺寸的水凝胶前体溶液上。图案化的紫外光照射将会使水凝胶前体溶液在相应区域发生局部聚合反应并成型附着在打印平台上。再控制降低打印平台，紫外光投影照射继续打印下一层。这个过程反复进行，直到整个水凝胶结构被制造出来（图1）。研究者引入亲水性的三元醇作为光引发剂TPO-L的良性溶剂，将不溶于水的TPO-L均匀分散在水中，提高光引发剂引发效率，结合光固化3D打印nanoArchS/P140设备的离型膜的快速离型，大大提高水凝胶的光固化速度；利用纳米羟基磷灰石与水凝胶高分子链之间形成强烈的物理作用，从而提高3D打印水凝胶的拉伸性（2500%），并进一步提高其机械强度；三元醇和高浓度离子盐的协同作用赋予了水凝胶极佳的导电性和抗冻性（-115℃左右），3D打印水凝胶在极低温情况下仍然能够完成拉伸、弯曲和扭转的动作，并具有一定的低温导电性（图2）。图1 基于面投影微立体光刻技术的水凝胶加工过程图2 水凝胶的力学、电学和抗冻性能设计优异的机械性能和良好的导电性能使其3D打印水凝胶能够作为应变传感器用于识别包括手指弯曲、发声及吞咽等人体运动信号（图3）；水凝胶还可作为柔性电极检测和采集诸如人睁、闭眼时的脑/眼电信号（EEG/ EOG），当志愿者在闭上眼睛并放松时，脑电信号显示出明显的α波（8~13Hz），当志愿者睁开眼睛并积极思考时，脑电α波即刻消失并逐渐向β波（14~30Hz）方向移动。与当前最精确的传统脑电信号采集装置对比实验表明，新体系水凝胶可以准确采集大脑中的脑电信号，反映大脑活动的整体信息，显示出在人机交互，特别是低温领域的脑机接口等方面的应用潜力（图4）。图3 柔性应变传感器应用图4 水凝胶柔性电极脑机接口应用总而言之，本研究基于面投影微立体光刻技术，引入亲水性的三元醇作为光引发剂TPO-L的良性溶剂，利用纳米羟基磷灰石提高拉伸性，并结合高浓度的离子盐和三元醇作为导电介质和抗冻剂，使得所开发的水凝胶体系具有优异机械、导电和抗冻性能，并且可作为柔性应变传感器实现对人体运动和微弱信号的实时监控，同时可进一步用作脑机接口，准确采集大脑中的脑电信号，包括α、β波以反映大脑活动的整体信息。本文提出的水凝胶在电子皮肤、人机交互甚至极低温情况下的可穿戴设备中具有良好的应用前景。未来，微尺度3D打印技术的加入使得复杂3D结构多功能柔性电子和复杂脑机接口的快速制造成为可能。原文链接：https://spj.sciencemag.org/journals/research/2020/1426078/官网：https://www.bmftec.cn/links/10

近日，《科学》期刊发表了一项有关新型柔性电极应用于神经外科领域的研究进展。该研究团队创新采用分子设计新策略，研制出一种由仅有2微米大小的电极点组成的新型柔性电极，在手术中放到大脑上，可以帮助医生精确地“看”到大脑的神经核团、功能区，可以最大限度保护患者的大脑功能、减少致残致死情况。业内专家表示，这是目前世界上精度最高的柔性可拉伸微阵列电极。未来，该技术可以作为脑机接口中的核心技术，帮助瘫痪患者康复，并有望在未来的脑科学研究与临床转化中发挥重要作用。中国科学院外籍院士、美国斯坦福大学工程学院化工系主任鲍哲南，天津大学副教授王以轩为论文共同通讯作者，美国斯坦福大学博士后蒋圆闻、张智涛，王以轩和北京天坛医院神经外科副教授李德岭作为论文共同第一作者。其中，北京天坛医院副院长贾旺团队在提出生物医学问题、开展动物实验、调试电极参数、分析数据和撰写论文等步骤发挥重要作用。更清楚地看清大脑大脑是中枢神经系统的最高司令部，也是自然界最复杂的事物。“人的大脑中存在皮层功能区、神经核团等，是发放神经信号以控制人体各种行为的‘中枢司令部’，大脑中的多种神经传导束作为连接不同结构的‘桥梁’，传递各种信息。”北京天坛医院副院长贾旺对《中国科学报》说。贾旺介绍研究成果。（北京天坛医院供图）现代神经外科对于“精准”的要求极高，医生在手术中需要更及时、更精准地“看到”这些结构，以最大限度地保护患者的脑功能，减少致残甚至致死的几率。但在临床实践中，目前的技术体系无法完全满足需求，疾病累计功能密集区域的患者，在开颅手术后致残甚至致死的几率仍比较高。针对临床需求，研究团队提出 “可以紧密贴合在大脑不规则区域的柔性微阵列电极”的解决方案，并用分子设计新策略，研发出能在拉伸数倍情况下仍能保持导电性能的新型导电高分子材料。科研人员在展示柔性电极。（北京天坛医院供图）“这种电极在加工到2微米尺度下仍能保持可拉伸性和高导电性的特征，实现了可拉伸有机电子器件领域的重大突破。”蒋圆闻告诉《中国科学报》。同时，这种电极极为柔软而且可拉伸，可以放在脑干或神经外科术腔等多种不规则且容易损伤的场景，手术器械牵拉扭转等操作都不会损伤；基于高导电性和高密度的特征，应用该电极能精准定位到单个细胞的精度，以“热图”的形式直接“看到”大脑的神经核团，得以保护这些重要的大脑结构。从章鱼获得灵感“这是我很喜欢的一项研究，因为它很好地诠释了化学之美，并且展示了通过材料创新，我们可以开辟新的应用场景，尤其是在神经工程等新兴领域上。”鲍哲南对《中国科学报》表示。在早期的研究工作中，为了突破现有导电材料无法综合兼顾力学和电学性能的瓶颈，研究团队经历了一次次失败后，最终设计出更为合理有效的结构——在导电高分子材料中引入了拓扑交联网络，并实现了创纪录的高拉伸性、高导电性和高分辨光图案化的性能优势。“在寻找生物应用过程中，我们早期比较专注于在人体皮肤测试表面肌电。虽然结果还不错，但并不能完全突出我们器件的全部优势。”蒋圆闻说。“从人体到软体，可以考虑在其他更需要柔性设备的方向上进行尝试。”这是鲍哲南给蒋圆闻的建议。连接在章鱼臂上的可伸缩电极阵列（蒋圆闻供图）随后，蒋圆闻在软体动物上进行了测试，并发现不仅可以直接突出柔性可拉伸器件的优势，整个应用还更具有说服力。在实验中，蒋圆闻选择了具有代表性的软体动物——章鱼，并首次记录了章鱼触腕运动过程中的精细肌肉信号。利用获得的高质量电生理信号，研究人员可以对软体动物独特的分布式智能系统进行更深一步的解码研究，有望研制出更加智能的人造软体机器人。期望最终惠及患者这条章鱼给蒋圆闻带来了全新的思路和实验结果，就像蒋圆闻所说：“最终的结果都是一开始无法预测的。”在随后的实验中，研究团队实现了一系列过去难以实现的生物医疗应用，特别是针对柔软且精细的组织，包括以高分辨率稳定记录软体动物的肌肉信号，以及通过脑干实现单核团级别精准神经调控。研究团队选用大鼠来模拟脑外科手术，首次将该材料制备的神经电极运用在脑干等不规则并且高度易损伤的区域，并通过电极阵列精准定位到单个神经元的精度，以热图的形式快速且准确地勾勒脑干神经核团。“我们团队花了很长时间才开发出这种材料，该材料让未来的可拉伸电子产品的出现成为可能，其中透明的可拉伸导体是关键部件。”鲍哲南表示，“为了改进这种材料，我们还有很多工作要做。”谈到如何应用这种新技术，贾旺表示，北京天坛医院神经外科将依托国家神经疾病医学中心、国家神经系统疾病临床医学研究中心等平台，继续深入开展颅底手术中容易损伤重要神经的功能监测新技术和肢体瘫痪病人智能修复新策略等研究，从神经外科的角度助力脑科学发展，最终惠及患者。

11月1日，中科院苏州纳米所与欧菲光南昌公司共建的“柔性光电技术联合实验室”在南昌揭牌成立。南昌市委书记王文涛、市长陈俊卿等出席仪式。 　　据悉，该联合实验室是苏州纳米所印刷电子科研团队与欧菲光集团深度合作的产物，将在科研与产业结合等方面发挥重要作用。此前，双方已签约共同研究开发基于柔性材料的发光、光伏与印刷电子技术。目前，欧菲光南昌公司已开始投入联合实验室南昌分部的建设，欧菲光集团投入到纳米所的建设经费也已到位。

p 　　柔性传感器可穿戴或植入人体，并可检测周围环境信息，在医疗健康领域受到广泛关注。然而，作为用电器件的传感器自身并不能独立工作，需要电源为其供电。平面型微型超级电容器(MSC)作为新型的微型电化学储能器件易与传感器或其它电子器件进行有效集成。一般的方法是将传感器与电源通过外接导线连接，但在柔性可穿戴技术中引起不便。如何将柔性和无线电源与传感器集成到同一芯片，是当前研究所面临的挑战。 /p p 　　纸质材料成本低、可即用即弃，并具有多孔和粗糙的纤维结构，可以增强其与电子器件的结合力。由于纤维素孔隙引起的毛细作用使通过印刷技术印刷的墨水材料在纸基表面扩散，导致形成的图案质量较差。中国科学院兰州化学物理研究所清洁能源化学与材料实验室研究员阎兴斌团队通过丝网印刷技术，在滤纸表面形成金属Ni叉指化集流体，并结合后续的电镀技术增强集流体的导电性，并抑制金属Ni在纸基表面的扩散，形成了分辨率较高的图案化集流体。在Ni表面通过电化学沉积MnO2或者聚吡咯(PPy)活性材料，并滴凃凝胶电解质，形成了基于MnO2的对称性超级电容器，以及基于MnO2和PPy的非对称超级电容器。经过测试，表明该纸基超级电容器具有较好的电化学特性和很强的耐机械形变特性(弯折1万次后容量几乎没有衰退)，其能量密度和功率密度皆位于同类型超级电容器的前列。 /p p 　　基于在纸面印刷的金属集成电路，研究人员将MSC和紫外传感器或气体传感器集成到同一单片纸上，集成器件显示出良好的传感特性和自供电特性。未来有望将能量采集、能量存储和用电器件集成到同一纸基芯片。这种基于纸质基底的集成策略为便携式和可穿戴电子开拓了新的设计方法。 /p p 　　该研究在线发表在Advanced Functional Materials上，研究工作得到了国家自然科学基金和研究所“一三五”重点培育项目的资助和支持。 /p p style=" text-align: center " img title=" 1.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/1ef655a3-bf7a-4a9f-b5ba-3c7d959f2d5a.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 纸基自供电传感器的集成示意图与实物图 /strong /p p & nbsp /p

通风、空调、照明、供暖等能耗占建筑总能耗的40%以上，同时温室气体排放和全球人口持续增加，极大加剧了全球气候变暖。因此，基于外界环境条件调节太阳辐射的智能窗受到了极大的关注。该智能窗可通过感知外部刺激(如光、热、电等)而产生相应的光学性质变化，从而选择性地吸收或反射太阳辐射，达到改善室内光强、温度的目的。根据制备材料常分为热致变色智能窗、光致变色智能窗、机械致变色智能窗以及电致变色智能窗。其中，热致变色智能窗因其对天气和温度的适应性响应而得到广泛的研究。 近年来，热响应水凝胶在超过低临界溶解温度(LCST)时，可快速完成从透明状态到不透明状态的可逆转变，可作为一种新型热致变色智能窗的材料。热响应水凝胶智能窗可以在无需额外能量输入的情况下，最大限度地利用太阳光的热量，对能耗的降低具有重要作用。聚(N-异丙基丙烯酰胺）(PNIPAM) 是最常用的热响应材料，其LCST大约是32℃。PNIPAM水凝胶在可逆相变过程中表现出高太阳光调制能力，而且在室温下具有高透光率，可以保证良好的室内能见度。然而，纯PNIPAM水凝胶柔韧性较差，难以通过传统的制备技术制造复杂的结构。因此，需要开发一种具有良好的机械性能、高太阳光调制能力以及高透光率的新型水凝胶用于智能窗的制备。3D打印技术作为一种新型的材料加工技术，因其设计灵活、成本低、加工效率高等优点，已经应用于复杂结构水凝胶的加工制备。然而，受限于刺激响应型单体，通过3D打印技术制备高分辨率结构的水凝胶智能窗仍极具挑战性。近日，湖南大学王兆龙课题组开发了一种新型的热响应3D打印水凝胶用于智能窗的设计，基于面投影微立体光刻(PμSL) 3D打印技术，水凝胶结构的分辨率高达40μm。研究者基于N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)与亲水性的4-丙烯酰吗啉(ACMO)乙烯基单体的共聚反应制备了热响应水凝胶。该水凝胶响应机理是通过可逆亲水/疏水相变反应调节NIPAM-ACMO共聚物对光的散射行为：当温度低于LCST时，NIPAM-ACMO共聚物同水之间形成分子间氢键，入射光可以透过；一旦温度超过LCST，疏水缔合物主导太阳光的传输，导致入射光发生散射，水凝胶由透明状态转变为不透明状态，阻挡太阳光的照射(图1)。采用PμSL (nanoArch S140, 摩方精密)在玻璃衬底上打印水凝胶图案，最高分辨率可达40μm。水凝胶图案在20℃是透明的；然而，当温度升高至40℃时，图案化的水凝胶选择性地由透明状态转变为不透明状态(图2)。而且，3D打印水凝胶从透明状态到不透明状态的转变是可逆的。 图1.a：热响应水凝胶设计的光学透明-不透明可切换窗口刺激响应变化的示意图 图2.基于PμSL3D打印技术制备的水凝胶图案。a：光固化树脂的组成成分；b：打印水凝胶的拉曼光谱；c：PμSL 3D打印技术原理示意图；d：3D打印高分辨率水凝胶图案，标尺是100μm；e：图案化水凝胶选择性透明-不透明转变的图片，标尺是5mm图3. 柔性热响应水凝胶器件的性能。a：透明水凝胶承受变形的照片(20℃)，比例尺是10mm；b：不透明水凝胶承受变形的照片(40℃)，比例尺是10mm；c：不同ACMO质量含量的水凝胶应力-应变曲线；d：不同PEDGA质量含量的水凝胶应力-应变曲线；e：不同温度下的水凝胶应力-应变曲线；f：PDMS衬底上水凝胶的透射光谱；g：PC衬底上水凝胶的透射光谱；h：水凝胶智能窗与已有文献报道的性能比较 同纯PNIPAM水凝胶智能窗相比，热响应ACMO单体赋予新型水凝胶极好的柔韧性和超高的拉伸性。其可以承受很大的变形，例如弯曲、拉伸、扭转；单轴拉伸试验表明水凝胶拉伸性能最大值为1500%。采用3D打印水凝胶制作的柔性热响应智能窗表现出优异的太阳光调制能力。智能窗在20℃是完全透明的，透光率(Tlum )高达85.847%；当环境温度超过LCST时，智能窗能通过超快的透明状态-不透明状态的转变调节太阳光的传输，太阳光调制率(∆Tsol)高达79.332%。相比于其他文献报道的热致变色智能窗，该工作中制备的柔性水凝胶智能窗表现出超高的透光率和太阳光调制率。此研究在新一代理想智能窗的节能方面具有巨大的应用潜力。该研究成果，以“3D printed hydrogel for soft thermo-responsive smart window”为题发表在International Journal of Extreme Manufacturing上。