柔性材料

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。

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据韩国成均馆大学消息称，该校电子电气工学系研究团队成功开发了高耐久性柔性突触半导体元件。研究成果刊登在国际学术期刊《科学观察》上。　　近年来，物联网技术在便携式智能设备领域应用需求迅速增加，特别是柔性电子(Flexible Electronics)在机器人工程及智慧保健医疗领域的应用备受关注。研究组在聚酰胺材料的柔性基板上，将数十纳米厚的非晶体氧化物半导体薄膜进行沉积后作为通道，组成非晶体氧化物半导体、离子—凝胶混合结构，研发出可通过电脉冲信号控制的柔性突触半导体元件，该元件在机械、电压力测试后，表现出稳定的静态及动态动作特性。研究团队利用该元件，制作了弹性阻力传感器安装在手上，通过实验验证了可适用于神经元系统（sensory-neuromorphic systems）。　　注：本文摘自国外相关研究报道，文章内容不代表本网站观点和立场，仅供参考。

Janus薄膜由于具有不对称的结构和独特的物理或化学性质，在传感、驱动、能源管理和先进分离等方面表现出了巨大的应用潜力。 　　其中，仿生柔性皮肤由于兼具灵敏感知、驱动和功能集成等特点，已经引起了人们广泛的研究兴趣。为实现这些特定的功能，需要选择合适的活性功能材料并以可控的方式形成不对称的结构。碳纳米材料由于具有优异的导电和导热性能、本征机械柔韧性、高化学和热稳定性、易于加工等优点，是一种极具应用前景的活性材料。 　　碳纳米材料和功能聚合物以可控方式进行不对称结合可以促进高性能传感、驱动和集成器件的设计，从而推动智能软体机器人的发展。因此，迫切需要对碳基Janus薄膜的设计原则进行全面总结，并深入讨论表面/界面结构和性能之间的关系，以指导其在柔性智能设备中的应用。 　　中国科学院宁波材料技术与工程研究所智能高分子材料团队陈涛研究员、肖鹏副研究员基于在碳基/高分子Janus薄膜的构筑及其柔性传感和驱动方面的长期研究基础，受邀在Accounts of Materials Research上发表题为“Carbon-based Janus Films Toward Flexible Sensors, Soft Actuators and Their Beyond”的综述文章(Acc. Mater. Res. 2023, DOI: https://doi.org/10.1021/accountsmr.2c00213), 系统总结了碳基Janus薄膜的制备策略、结构与性能关系以及传感和驱动及其一体化集成器件应用方面的研究进展，并对该领域的未来发展进行了展望。 　　在该综述中，作者首先讨论了几种常见的碳纳米材料(例如，碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯和还原氧化石墨烯、石墨和炭黑等)的基本性质和优缺点，以此来引导人们根据所需的性能和应用场景选择合适的材料。随后介绍了碳基Janus薄膜通用的制备策略，并根据制备过程中基底不同，将其分为固体支撑的物理和化学策略以及液体支撑的界面策略。其中，重点讨论了不同的设计原则和表面或界面结构以及性能之间的关系，以此来指导设计高性能器件。具有不对称功能耦合的碳基Janus薄膜进一步通过构建特殊表面微结构来实现高性能电子皮肤的开发，同时还能以支撑和自支撑构型用于非接触式感知。此外，由于碳纳米材料优异的光热转化以及湿度响应性能和聚合物层的功能可设计性，碳基Janus薄膜在高性能光热驱动、湿度驱动以及多刺激响应驱动器中取得了巨大进展。基于碳材料优异的导电和传感性能，碳基Janus薄膜还可以设计成自感知软体驱动器，极大推动了智能软体机器人的发展。 　　尽管碳基Janus薄膜在传感、驱动和一体化柔性器件的开发中得到了长足的发展，但仍然存在一些问题和挑战亟需解决。首先，碳纳米材料应用到植入式传感或驱动器件中时，需要考虑和生物相容性材料进行复合或者对器件进行封装来降低毒性风险。其次，为实现稳定的驱动和精确的传感信号反馈，需要进一步提高两相界面的结合强度。同时，赋予碳基Janus薄膜多功能性，例如自愈合、抗腐蚀、耐高温、抗冻等，以增强其在复杂、恶劣环境中的适应性。不仅如此，还需探索高效易得的方法以实现碳基Janus薄膜可控图案化，来构建高精度、定位传感器和可编程的多阶段驱动器。最后，为实现碳基Janus薄膜的大规模生产以及推动其在智能软体机器人中的发展，结合可扩展的界面制备策略和先进的打印以及卷对卷加工等技术似乎是一种不错的选择。 　　该论文得到了国家自然科学基金(52073295)、国家重点研发计划项目(2022YFC2805204、2022YFC2805202)、国家自然科学基金委中德交流项目(M-0424)、浙江(之江)实验室开放研究项目(No.2022MG0AB01)、中国科学院前沿科学重点研发项目(QYZDB-SSW-SLH036)、王宽诚教育基金(GJTD-2019-13)等项目的支持。基于先进制造技术构建碳基Janus薄膜用于传感、驱动及其一体化智能柔性器件

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

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

p style=" margin-top: 0px margin-bottom: 0px padding: 0px line-height: 24px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em user-select: text !important " span class=" bjh-p" style=" user-select: text !important " 在半导体器件不断小型化以及柔性化的主流趋势下，以二硫化钼（MoS2）等过渡金属硫属化合物（TMDC）为代表的二维半导体材料显示出独特的优势。国际半导体联盟在2015年的技术路线图（International Technology Roadmap for Semiconductors, ITRS）中明确地指出它是下一代半导体器件的关键材料。二维半导体材料具有超薄厚度（单原子层或少原子层），优异的电学、光学、机械性能及多自由度可调控性，使其在未来的更轻、更薄、更快、更灵敏的电子学器件中具有优势。 /span /p p style=" margin-top: 22px margin-bottom: 0px padding: 0px line-height: 24px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em user-select: text !important " span class=" bjh-p" style=" user-select: text !important " 然而，现阶段以器件应用为背景的单层二硫化钼研究仍然存在以下两个关键的科学问题：（1）材料制备，如何获得高质量大尺度的二硫化钼晶圆；（2） 器件工艺，如何实现高密度、高性能、大面积均一的器件加工。这是新型半导体材料从实验室走向市场要经历的共性问题，如能解决其高质量规模化制备和集成器件性能调控的关键科学障碍，必将有力推动二维半导体材料的应用发展进程，给柔性电子产业注入新的发展动力。 /span /p p style=" margin-top: 22px margin-bottom: 0px padding: 0px line-height: 24px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em user-select: text !important " span class=" bjh-p" style=" user-select: text !important " 松山湖材料实验室张广宇副主任带领的二维材料团队，在过去十多年一直致力于高质量二维材料的外延、能带调控、复杂结构叠层、功能电子器件和光电器件的研究。近期，团队利用自主设计搭建的四英寸多源化学气相沉积设备，采用立式生长方法在蓝宝石衬底上成功外延制备了四英寸高质量连续单层二硫化钼晶圆，所外延的高质量薄膜由高定向（0° 和60° ）的大晶粒（平均晶粒尺寸大于100 μm）拼接而成。在这种高定向的薄膜中，高分辨透射电子显微镜观测到了近乎完美的4|4E型晶界。得益于独特的多源设计，所制备的晶圆具有目前国际上报道中最高的电子学质量。相关工作发表在近期的Nano Letters 2020上。 /span /p p style=" margin-top: 22px margin-bottom: 0px padding: 0px line-height: 24px color: rgb(51, 51, 51) text-align: center font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 0em user-select: text !important " span class=" bjh-p" style=" user-select: text !important " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/d61f3a56-f685-4c35-b5f6-c26a3ec32821.jpg" title=" 4a36acaf2edda3cc9bd4902a0de55106213f929f.jpeg" alt=" 4a36acaf2edda3cc9bd4902a0de55106213f929f.jpeg" / /span /p div class=" img-container" style=" margin-top: 30px font-family: arial font-size: 12px white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) user-select: text !important " span class=" bjh-image-caption" style=" user-select: text !important font-size: 13px color: rgb(153, 153, 153) display: block margin-top: 11px text-align: center " 四英寸高定向单层二硫化钼外延晶圆 /span /div p style=" margin-top: 26px margin-bottom: 0px padding: 0px line-height: 24px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em user-select: text !important " span class=" bjh-p" style=" user-select: text !important " 在此基础之上，团队进行了一系列器件加工工艺的优化，包括：（1）采用兼容的微加工工艺，逐层制作器件，保证了器件层与层之间的洁净，实现了器件阵列加工的大面积均一性；（2）采用独特的物理吸附与化学反应相结合的原子层沉积方法，提高了器件绝缘层质量；（3）采用金/钛/金多层结构作为接触电极，有效降低了器件的接触电阻。 /span /p p style=" margin-top: 22px margin-bottom: 0px padding: 0px line-height: 24px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em user-select: text !important " span class=" bjh-p" style=" user-select: text !important " 通过这些优化手段，成功实现了大面积二硫化钼柔性晶体管以及逻辑器件（如反相器、或非门、与非门、与门、静态随机存储器以及五环振荡器等）的制作，器件表现出优异的功能特性。其中，柔性场效应晶体管器件密度可达1518个/平方厘米，产量高达97%，是目前已报道结果中最高指标。此外，单个器件还表现出优异的电学性能和柔韧性，开关比达到1010，平均迁移率达到55 cm2 V-1s-1，平均电流密度为35 μA μm-1。相关结果发表在近期的Nature Electronics 2020上。 /span /p div class=" img-container" style=" margin-top: 30px font-family: arial font-size: 12px white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) user-select: text !important text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/b5c1c60c-854b-4a68-ac68-4f2091e8ec2f.jpg" title=" 2.jpeg" alt=" 2.jpeg" / span class=" bjh-image-caption" style=" user-select: text !important font-size: 13px color: rgb(153, 153, 153) display: block margin-top: 11px text-align: center " 大面积二硫化钼柔性晶体管与柔性逻辑器 /span /div div class=" img-container" style=" margin-top: 30px font-family: arial font-size: 12px white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) user-select: text !important text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/d6d7193c-438b-4de1-8723-953def3c6f33.jpg" title=" 3.jpeg" alt=" 3.jpeg" / /div p style=" margin-top: 26px margin-bottom: 0px padding: 0px line-height: 24px color: rgb(51, 51, 51) text-align: center font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 0em user-select: text !important " span style=" font-size: 12px user-select: text !important " 二硫化钼柔性反相器、或非门、与非门、与门、静态随机存储器以及五环振荡器 /span /p p style=" margin-top: 22px margin-bottom: 0px padding: 0px line-height: 24px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em user-select: text !important " span class=" bjh-p" style=" user-select: text !important " 这两项工作突破了晶圆级高质量二硫化钼薄膜的外延技术，实现了二硫化钼柔性晶体管器件及逻辑器件的高密度集成，为大面积柔性电子器件的发展提供了新的思路与技术基础，预期可以有效推动二维半导体材料在柔性显示屏、智能可穿戴器件方面的应用。 /span /p p style=" margin-top: 22px margin-bottom: 0px padding: 0px line-height: 24px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em user-select: text !important " 该系列工作由松山湖材料实验室与中国科学院物理研究所联合完成，并得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中科院B类先导专项、中科院青促会等项目的资助。 /p

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

人类视网膜通过感知光信号收集丰富的动态图像，并对其进行预处理，进而加速下游视觉皮层的任务识别。传统硅视觉芯片的信号感知、存储，与处理单元相互独立，各单元之间大量频繁的数据传输和模数转换，不仅产生大量的能耗，而且严重限制了算速。这一局限性随着摩尔定律的减速进一步加剧。因此，开发柔性且具有“感算一体”特征的光电材料和器件，对于实现低功耗高算速的边缘计算器件具有重要意义。 中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室研究员黄伟国团队和香港大学教授王忠睿团队合作，提出了材料-算法协同设计策略，开发出具有高效激子分离和空间电荷传输特性的半导体聚合物（p-NDI），并构建出具有多任务识别能力的“储池计算”视觉芯片。基于p-NDI出色的光响应行为和瞬态记忆特性，器件可同时感知、存储和预处理光信号，并表现出多比特信号区分能力、记忆非线性衰减行为，以及对于不同输入信号的实时关联特性。基于此，该“储池计算”器件对手写字母、数字和服装的识别率分别为98.04%、88.18%和91.76%。此外，该器件对不同动态手势的识别率达98.62%，为有机光电材料中报道的最高值。该工作为柔性可穿戴具有多任务学习识别功能的高效光子神经形态器件提供了全新的设计策略。 近日，相关研究成果以Wearable in-sensor reservoir computing using optoelectronic polymers with through-space charge-transport characteristics for multi-task learning为题，发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。研究工作得到国家海外高层次人才计划、国家自然科学基金、中国福建光电信息科学与技术创新实验室的支持。

防护装备是保障人体生命安全的重要屏障，传统的材料体系已经无法有效应对日益复杂的冲击环境，发展新型防护材料成为提高人体生存能力的有效手段。EVA、EPS和EPP等材料因其轻质量、高回弹的特性被广泛用作防护装备的缓冲部件中，但冲击瞬间造成的局部变形效应仍会对人体造成钝性伤害（BABT）,损伤程度由主要变形处的凹陷深度所决定，损伤模式包括肌肉淤青、肋骨断裂等，严重威胁着人员的存活率与后续活动能力。为此，中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室魏延鹏研究团队，开发出一种针对冲击载荷具有自主调控能力的FIAM（Flexible Intelligent Anti-Impact Material）柔性智能抗冲击材料，并实现了基于力学环境的材料定向优化设计方法和工艺方案。在此基础上，研究团队通过将FIAM材料与乙烯-醋酸钙乙烯酯(EVA)低密度泡沫进行共混复合，开发了一款具有应变率强化效应的FIAM-EVA柔性智能抗冲击缓冲材料，以兼顾防防护装备对保护性与机动性的双重需求。采用多种动态测试手段对FIAM-EVA的动态力学性能进行表征，发现FIAM材料对基材的动态压缩强度具有显著增益效果，且幅度随加载速率的增加而提升。与此同时，通过将FIAM-EVA制成缓冲衬垫并与超高分子量聚乙烯防弹层形成新型柔性防弹衣，并使用高速发射系统对装备整体防护性能进行测试。实际测试结果表明，在抵挡相同的子弹冲击作用时，FIAM-EVA缓冲衬垫的背部凹陷深度仅为传统材料的49%，有效减轻了人体所受到的钝性伤害。为从微尺度层级分析FIAM-EVA的抗冲击防护机制，通过扫描电镜（SEM）手段对材料空间形貌进行系统性表征，还原FIAM与泡沫基体的复合结构形态，阐明了FIAM材料主要以孔隙填充、骨架包裹、薄膜覆盖、颗粒附着等形式与基体框架进行偶联，揭示了FIAM-EVA一种由多相物质在微观尺度上高度交联的复杂体系，材料优异的吸能耗能特性得益于多相物质间的协同变形作用。相较于传统EVA缓冲泡沫保护，FIAM-EVA材料能够有效降低人体表面的凹陷深度与接触压力，减轻弹着点处的钝性损伤，为穿着者的生命安全提供更强力保障。研究工作为FIAM体系在人体防护装备中的应用提供理论基础和技术支撑。该成果以“Effect of shear thickening gel on microstructure and impact resistance of ethylene–vinyl acetate foam”发表在Composite Structures上。该工作得到了国家自然科学基金委面上项目与青年基金项目（No.12072356和No.11902329），瞬态冲击技术重点实验室基金项目（No. 6142606221105）, 北京市科技计划-怀柔科学城成果落地项目（No. Z221100005822006）等项目的支持。基于FIAM材料独特的力学特性，研究团队围绕典型冲击防护应用场景，相继开发出FIAM-EP、FIAM-PU和FIAM-SR等复合材料体系，以其优异的柔韧性、可塑性、热稳定性、抗冲击性能，在高端电子器件防护、装备防护、个体防护领域（如运动防护等）具有非常好的应用前景，现阶段已通过知识产权授权形式与北京中科力信科技有限公司合作进入产业化应用推广阶段。图1. FIAM与EVA泡沫材料微观形貌特征示意图图2. 弹道冲击作用下IMECAM（a）与EVA（b）缓冲层背部峰值压力分布图

【科学背景】金属氧化物薄膜是大多数电子设备中的关键材料，因其在透明导体、气体传感器、半导体、绝缘体和钝化层等应用中的重要性而成为了研究热点。然而，传统的金属氧化物薄膜制备方法通常需要高温和缓慢的真空工艺，这在实际应用中存在制备成本高、生产效率低的问题。此外，传统方法往往会在膜表面留下液体残留物或形成不均匀的薄膜，这对器件的性能和稳定性造成了挑战。为了解决这些问题，美国北卡罗来纳州立大学Michael Dickey教授联合韩国浦项科技大学Unyong Jeong教授合作提出了一种新的方法，通过在室温下利用熔融金属的弯月面在基底上进行打印，来制备大面积均匀的本征氧化物薄膜。该方法利用液体不稳定性使氧化物从金属中轻柔地分离，从而形成无液体残留的均匀薄膜。此外，打印的氧化物薄膜具有金属间层，使其导电性显著提高，并且能够与蒸发的金形成良好的润湿，克服了传统方法中金属岛屿的粘附性差的问题。最终，这种超薄（图4: 超薄透明电极表征。图5: 图案化超薄透明电路线演示。【科学启迪】这项工作展示了一种可靠且连续的方法，可以在室温条件下利用镓液态金属（Ga LM）的脱湿行为打印大面积且均匀的超薄（10 nm）本征氧化物薄膜。这种脱湿诱导的氧化物印刷技术也可以通过改变液态金属的组成来打印铝氧化物（AlOx）和铟氧化物（InOx）。我们的研究发现，刚打印的GaOx具有高导电性，但由于进一步氧化，导电性会逐渐降低为绝缘性。然而，通过在氧化物薄膜上蒸发少量的次级金属（Au或Cu），可以稳定氧化物的导电性。由于刚打印的GaOx具有金属特性，蒸发的金属容易“润湿”薄膜，导致其融入到薄膜中。这些金属装饰的氧化物薄膜具有高度的透明性，且电导率、热学和机械稳定性都很优秀。在室温下跨大面积打印如此薄且耐用的氧化物和导体，应该对创建透明导体、电路以及其他柔性电子器件，以及屏障涂层（20）、光电材料和忆阻器等应用具有重要意义。参考文献：Minsik Kong et al. ,Ambient printing of native oxides for ultrathin transparent flexible circuit boards.Science385,731-737(2024).DOI:10.1126/science.adp3299

自1979年诞生以来，德国Herolab离心机始终秉承匠人精神和德国工艺，致力于为全球实验室提供高品质的仪器产品。我们坚守对品质的承诺，将匠心与科技巧妙结合，为科学实验注入无限可能。 德国Herolab离心机，以优良的性能和稳定的品质，赢得了全球实验室的信赖。我们深知实验的严谨与高效的重要性，因此，我们承诺为每一台离心机提供长达五年的质保期。在质保期内，如果出现任何非人为损坏的质量问题，您将享受到免费维修或更换的服务。这一承诺源自我们对品质的自信，更是我们对客户的真挚关怀。 除此之外，我们还为您提供全方位的售前和售后服务。我们的专业销售团队将根据您的实际需求，为您推荐最适合的离心机型号，确保您选到最合适的产品。而我们的专业售后服务团队则将为您提供全面的培训和指导，帮助您更好地使用和维护离心机。 更值得一提的是，德国Herolab离心机的柔性传动轴采用特殊材料和精密工艺制造而成，具有出色的耐久性和稳定性。我们特别为您提供柔性传动轴终身质保服务，这意味着在您使用期间，如果出现任何与柔性传动轴相关的非人为质量问题，我们将为您提供免费的维修或更换服务。这一承诺是对我们产品质量的坚定信心，也是对您使用体验的充分保障。 德国Herolab离心机，始终秉持匠心与优良品质，以“五年质保，售后无忧”的承诺，为您提供超越期待的保障。现在更添加“柔性轴终身质保”，让您使用更放心。我们深知产品质量是企业的生命线，我们始终坚持对每一件产品负责到底的态度。我们的产品质量经过严格把控和反复测试，确保达到国际标准。选择德国Herolab离心机，就是选择品质与服务的双重保障！让我们共同见证实验的精准与高效，共创美好的未来！

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。

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。

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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

接触角测量是一种常用的表面性质测试方法，用于评估材料的润湿性和表面能。FPC是一种柔性印刷电路板，通常用于电子设备中。很多客户需要对FPC进行接触角测量解决方案，根据实际情况一般需要做好如下准备：样品准备：将FPC样品剪裁成适当的尺寸，并确保表面是干净的，没有灰尘、污渍或油脂。测量前处理：在进行测量之前，对FPC进行一些表面处理，以确保水滴能够均匀地润湿样品表面。例如，通过等离子体处理、清洁剂或特殊涂层。测量过程：将FPC样品放置在测试仪器上，并使用液滴产生器在样品表面滴下一滴液体（通常是水）。确保液滴的大小和滴落速度是一致的。图像采集与分析：使用仪器上的摄像头拍摄液滴在样品表面的图像。然后，使用图像处理软件测量液滴的接触角。接触角是液滴与样品表面之间形成的角度，可以反映样品的润湿性。结果解读：根据测量结果，您可以评估FPC样品的润湿性能。较小的接触角表示较好的润湿性，而较大的接触角表示较差的润湿性。测试结果帮助客户实际了解材料表面的润湿性能，从而进行粘合处理。 需要注意的是，接触角测量结果可能会受到环境条件（例如温度和湿度）以及样品表面处理的影响。因此，在进行比较或评估时，应确保测试条件的一致性。接触角测量仪帮助我们评估液体在FPC柔性线路板表面的润湿性能，这对于柔性线路板的性能和可靠性非常重要。当液体与固体表面接触时，会形成一个接触角，该角度测量了液体在固体表面上的润湿性。接触角测量仪可以通过测量液滴与FPC柔性线路板表面之间的接触角来确定液体在其表面上的润湿性能。

柔性版印刷因其材料多样性而对专色配色提出了独特的挑战。印刷过程中，油墨的传递会受到诸多因素的影响，如印刷压力、速度、油墨适性、网纹辊的载墨量及印版的特性等。本文探讨了油墨配色系统的运用、印刷适性仪与印刷机的匹配等方面，旨在为提高颜色质量和生产效率提供有价值的参考。柔性版印刷使用的材料包括牛皮纸、塑料薄膜、镀铝材料等，这些材料的吸墨性能和颜色表现与普通纸张存在显著差异，从而给油墨的配色工作带来了一定的挑战。传统的配色方式过度依赖配色师的经验，并且难以同时兼顾油墨粘度、印刷条件及网纹辊的选择。这种情况下，即使在上机印刷前已经完成了配色，仍然需要进行进一步的颜色调整，这不仅浪费了原材料，还导致了时间的浪费。因此，借助电脑配色系统进行颜色配方的精准计算，并将印刷适性仪与印刷机匹配起来，可以显著减少停机调色的时间，提高印刷质量，减少资源浪费。一、电脑配色系统的应用电脑配色系统通过建立基色油墨数据库，根据色差、光谱拟合度和成本等因素，计算出目标颜色的油墨配方比例。以爱色丽InkFormulation配色软件为例，该系统能够快速、准确地计算配色方案，减轻配色人员的负担，提高颜色精度和经济效益。建立油墨数据库：油墨数据库的建立是配色系统的首要步骤，需要考虑基墨的选择、黏度的控制、基材的类型以及油墨层的厚度。基墨选择可参考Pantone配色指南，而黏度的调整则通过在基础油墨中添加溶剂进行控制。基材方面，不同材料应建立相应的数据库，如涂布纸、非涂布纸、塑料薄膜等。油墨层厚度：对于胶印，选取合适的油墨层厚度是创建数据库的重要部分，而在柔印和凹印中，则需要选用不同的网纹辊来建立油墨数据库，并根据网纹辊的载墨量调整配色方案。二、印刷适性仪的作用印刷适性仪，通常称为展色仪，是用于测试纸张和油墨印刷适性的工具。展色仪能够用少量油墨印刷出色样，以便建立数据库或在配色过程中进行颜色对比。相比在印刷机上进行调色，展色仪更为稳定且节省材料，因此在整个配色系统中起着重要作用。印版的选择：印版的硬度和厚度对油墨的转移有着重要影响。不同的基材需要选择不同的印版厚度，以确保良好的印刷效果。厚版适用于瓦楞纸箱等需要较大弹性变形的材料，而薄版则更适合薄膜、标签等应用。网纹辊的选择：网纹辊负责将油墨传递到印版上，不同的网纹辊具有不同的线数和载墨量，因此在选择展色仪时也应配备适应印刷要求的网纹辊。通过为展色仪配备多种网纹辊，可以增加配色的灵活性和适应性，但也需要根据印刷机实际使用的网纹辊载墨量来选择对应的网纹辊，以实现颜色匹配。。利用电脑配色系统和印刷适性仪的结合，可以显著提高柔性版印刷的配色效率和质量，减少资源浪费并提升生产效益。通过建立完善的油墨数据库、选择合适的印版和网纹辊，配色过程变得更加精确、快捷，为印刷行业带来了更大的灵活性和竞争力。三、关于爱色丽“爱色丽彩通 ”总部位于美国密歇根州，成立于1958年。作为全球知名的色彩趋势、科学和技术公司，爱色丽彩通提供服务和解决方案，帮助品牌、制造商和供应商管理从设计到最终产品的色彩。如果您需要更多信息，请关注官方微信公众号：爱色丽彩通

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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。

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。

近年来，柔性电子器件在人体健康检测与分析以及可穿戴设备等生物医学工程领域展现出广阔的应用前景。然而，在柔性电子器件的组装中，用于连接不同模块的商用导电胶易变形、断裂，使得接口不稳定性成为该领域内长期存在的难题，阻碍了整个器件的拉伸性和信号质量。 　　中国科学院深圳先进技术研究院、新加坡南洋理工大学、美国斯坦福大学的科学家另辟蹊径，绕开利用“商业胶水”组装柔性电子器件的思路，开发了基于双连续纳米分散网络的BIND界面(biphasic, nano-dispersed interface，BIND)。这种新型界面能够作为柔性电子器件通常所包含的柔性模块、刚性模块以及封装模块的通用接口，只需要按压10秒钟，便可以实现“乐高式”的高效稳定组装。2月15日，相关研究成果发表在《自然》(Nature)上。 　　人机接口是人与电子设备之间进行的数字虚拟世界和现实物理世界的信息交换，而柔性电子器件则是人机接口技术的关键核心和先导基础。柔性电子器件在生物医学工程领域的研究备受关注，大致可分为植入式和体表式两种，主要功能就是采集应力信号、温度信号、生理电信号、超声信号、生物化学信号等生理数据以监测人体健康状态。然而，商用导电胶的瓶颈却破坏了柔性电子器件的整体稳定性。无论单个模块的拉伸性多好，只要模块接口处的拉伸性很弱，那么整个器件的拉伸性就会受到制约。 　　联合团队发现，在特定的制备条件下，基于SEBS嵌段聚合物和黄金纳米颗粒的柔性界面即BIND界面，面对面贴合时有“魔术贴”式的电气与机械双重黏合特性，能够将不同功能的柔性传感器稳定地黏合在一起，从而实现柔性模块与柔性模块之间的高效连接。通过热蒸发金(Au)或银(Ag)纳米颗粒制备BIND界面，在自粘苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)热塑性弹性体内部形成互穿纳米结构，SEBS是广泛应用于可拉伸电子产品的软基板。SEBS基质表面附近的纳米颗粒形成了一个双相层(约90纳米深)，其中一些纳米颗粒完全浸入其中，而另一些纳米颗粒部分暴露在外。这种界面结构在表面产生了暴露的SEBS和Au，在基体内部产生了互穿的Au纳米颗粒，这为坚固的BIND连接提供了连续的机械和电气途径。总之，这种即插即用的接口可以简化和加速皮肤上和可植入的可拉伸设备的开发。实验表明，采用新型接口的柔性医疗器件可高精度、高保真、抗干扰地监测体内外不同器官，包括表皮、脑皮层、坐骨神经、腓骨肌肉、膀胱等，比起商用导电胶组装的系统信号质量有大幅提升。 　　采用BIND界面的柔性模块接口，其导电拉伸率可达180%，机械拉伸率可达600%，高于采用商用导电胶连接的普通接口(分别为45%、60%)；对于硬质模块接口，其导电拉伸率达200%，并能适用于聚酰亚胺(PI)、玻璃、金属等多种硬质材料；对于封装模块接口，BIND界面能提供0.24 N/mm的粘附力，是传统柔性封装的60倍。 　　该研究为智能柔性电子器件的模块化组装提供了可拉伸、稳定高效的通用接口，不仅简化了柔性医疗器件的使用，而且加速了多模态、多功能的柔性医疗器件的研发。通过该接口组装的智能柔性传感器件可用于多个医疗领域，例如植入式人机接口、体表健康监测、智能柔性传感、软体机器人等。 　　研究工作得到国家自然科学基金国家重大科研仪器研制项目、国家重点研发计划、神经工程研究中心、中科院人机智能协同系统重点实验室、中科院健康信息学重点实验室的支持。可拉伸混合设备的BIND连接研究团队开发的“魔术贴”式柔性组装方法与在肌电监测中的应用实例

光刻技术是在硅基工业中的一种关键且成熟的技术，它可以精密地定义与制备小尺度的微电子器件。然而，要将光刻技术应用于柔性电子器件的实现，柔性可降解基底对光刻过程中要用到的有机溶剂、高温以及紫外光的敏感性是它面临的核心挑战。很多时候，由于柔性层表面的粗糙性、剥落、不均匀性以及气泡等问题，器件难以实现预期性能。因此，为了保护光刻过程中脆弱的柔性可降解基底，来自土耳其伊斯坦布尔的科克大学的研究人员提出可以利用一层额外的无机薄膜层来隔绝柔性基底与表面光刻工艺的各种操作。相关论文以题为“Photolithography-Based Microfabrication of Biodegradable Flexible and Stretchable Sensors”发表在Advanced Materials上。研究人员通过优化的微纳加工工艺流程实现了具有高性能、一致性、可拉伸性以及稳定性的柔性生物可降解的电子器件。图1a和1b展示了在一个指尖大小（1 cm2）的柔性PLA贴片上包含了1600个IDE电容器，它们的器件均一性达到了3.08±3.89*10-3 pF。同时，多种其他类型的电子器件如电极、电阻、电感以及平行板电容器也可以实现小型化与可拉伸性（图1c）。图1d展示了在一个已经发生部分降解的PGS基底上制备的IDE电容器。制备这种柔性可降解电子器件工艺的关键策略在于隔离在硅衬底上的柔性可降解基底。基本的制备步骤为（图1e）：i）在硅衬底上增加牺牲层图层；ii）依次沉积柔性可降解聚合物基底层、保护层、黏附层以及金属层；iii）金属层图案化。其中，值得关注的是：（1）牺牲层采用水溶性的右旋糖苷（Dextran），以确保在工艺完成后整块薄膜可以从硅衬底上剥离；（2）利用旋涂15 %（w/w)的PLA溶液（氯仿作为溶剂）加软烘脱气泡形成PLA柔心可降解基底；（3）锗（Ge）则利用物理气相沉积（PVD）在PLA表面被形成保护层，CVD不被选用的原因是会对PLA薄膜基底表面产生明显损伤。图1. 基于光刻工艺，在柔性可降解基底上制备可拉伸与小型化图案。(a) 在1cm2面积上包含有1600个器件的柔性贴片 (b) IDE电容阵列的共聚焦显微镜图像。插图：放大后的IDE电容器显微图像。比例尺：500 um（右）和200 um（左）；(c) 在硅衬底上的聚乳酸基底上制备的各种器件照片。比例尺：1 cm； (d)放在PBS中，已经发生部分降解的PGS基底上的IDE器件 (e) 基于剥离法和反应离子刻蚀法（RIE）进行的工艺流程图。基于所提出的光刻制备柔性可降解器件的工艺，研究人员展示了器件良好的柔性（图2a）、优良的可降解性（图2b）以及使用其他材料的可拓展性（图2c-2d）。同时，对器件的均一性控制（图3a - 3c）以及器件不同尺寸的可定制性（图3d-3f）也做了响应的制备实验与表征。最后，为了展示该工艺在柔性可降解传感器制备中的应用潜力，该工作为我们展示了利用光刻工艺制作的电容式压力传感器以及葡萄糖电化学传感器并分别进行了测试。图2. 在柔性可拉伸基底上微纳制造可降解器件。(a) 带有电阻器件的柔性PLA贴片被环绕在一个直径1cm的玻璃棒上 (b) 在PDB溶液中浸泡时（1 M，室温下PH≈12），PLA基底上的钼（Mo）器件图案逐渐消失 (c) PGS柔性基底上的螺旋Mo器件 (d) 可拉伸器件在PBS溶液中降解的光学图像。图3. PLA基底上IDE电容阵列的表征。 (a) 8*8阵列的光学图像 (b) 每个IDE电容器在不同频率下的测试表现，插图显示了该阵列电容的数值分布 (c) 电容均一性展示图；(d) 4个不同宽度和间隙的微加工IDE电容器器件显微图像 (e) 高度小型化的IDE电容器件的SEM表征 (f) 不同尺寸IED电容器件在不同频率下的测试表现。图4. 可拉伸柔性基底上的微纳制备的可降解应变与化学传感器。 (a)光学和SEM图像 (b) 器件结构示意图 (c) 器件在不同频率下的响应特性测试 (d) 化学传感器的光学图像 (e) 化学传感器的性能测试 (f) 不同浓度被测物与传感器的电流响应。总的来说，该研究为我们展示了一种基于传统光刻工艺的制造柔性可降解电子器件的新方法。它尝试解决了光刻工艺中有机溶剂、紫外光和高温等操作对柔性可降解基底的损伤问题，并取得了较好的器件均一性。由于利用了硅基工业上已经很成熟且普及的光刻设备，它在批量制造上具有明显优势。同时，光刻工艺的小尺度加工的优点也被带入柔性电子器件的制备中，实现了小尺度器件的精细制造。但是，目前该研究工作中的电子器件还未涉及半导体材料，因此还有待进一步的发展与思考。

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

中国科学院上海硅酸盐研究所黄富强团队研制成功一种新型透明半导体柔性透明储能器件，综合性能优于目前报道的所有透明储能器件。随着电子产品向可穿戴、移动化、超轻薄、透明、微型化发展，轻便、柔性甚至全透明的储能器件在未来便携式设备中具有广阔的应用前景。然而，在柔性透明储能器件中，透光率和能量密度相互影响，提升单一性能往往导致另一性能的大幅下降，同时还需提高储能器件的容量，这些都带来了极大的挑战。为此，黄富强团队通过合理的晶体掺杂设计，成功制备了一系列间隙硼掺杂的介孔宽禁带半导体氧化物(氧化锡、氧化锌及氧化铟)。在这一类新型的透明半导体氧化物中，间隙硼原子不仅能够大幅度提升掺杂材料的载流子浓度，为羟基的嵌入提供丰富的结合位点，还在间隙掺杂位上引发与OH-的赝电容电化学反应，从而将赝电容惰性的氧化锡、氧化锌和氧化铟，转化为高电化学活性的超级电容器电极材料。通过控制间隙硼掺杂的浓度，这一类介孔透明半导体氧化物的体积比容量可以达到每立方米1172毫法拉，实现与其他非透明金属氧化物的赝电容性能相近。这种新型透明半导体材料与聚乙撑二氧噻吩—聚(苯乙烯磺酸盐)导电聚合物均匀共混后，通过气溶胶喷涂技术涂敷在透明聚对苯二甲酸基底上制作电极。基于这种电极构建的透明柔性超级电容器，在15000次循环后容量保持率接近100%，其面积能量密度和器件透光率可达每平方米1.36 × 10毫瓦时和 85%。该研究为设计合成具有优异电化学活性的透明半导体氧化物提供了全新的研究思路。

p style=" line-height: 1.5em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 近日，中科院大连物化所薄膜硅太阳电池研究组(DNL1606)刘生忠研究员和陕西师范大学杨栋研究员、冯江山博士等在柔性钙钛矿太阳能电池研究方面取得新进展。相关结果发表在《先进材料》(Advanced Materials)上。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/13912dd6-243e-49a5-a1d3-5c5f9726bf07.jpg" title=" W020180720292898136578.jpg" / /p p style=" line-height: 1.5em " 　　柔性太阳能电池由于具有质量轻、便携带、易于运输、安装简单等优点备受关注。高性能柔性钙钛矿太阳能电池的关键部分是低温界面层和高质量钙钛矿吸光层。该团队前期通过开发低温界面层，在柔性钙钛矿电池中取得了一系列成果：2015年，利用室温磁控溅射法沉积氧化钛界面层，制备的柔性钙钛矿电池效率达到15.07%(Energy Environ. Sci.) 2016年，首次将离子液体作为界面层应用到柔性钙钛矿电池中，将柔性钙钛矿电池效率进一步提升到16.09%(Adv. Mater.)。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　最近，该团队运用二甲硫醚作为添加剂，通过控制钙钛矿吸光层的结晶过程，得到晶粒尺寸较大、结晶性较好、以及缺陷态密度较低的钙钛矿薄膜，将柔性钙钛矿太阳能电池的效率提高到18.40%，同时将大面积(1.2cm2)柔性钙钛矿太阳能电池的效率提升到13.35%。另外，利用添加剂制备的钙钛矿吸光层稳定性得到显著增加，在35%的湿度下放置60天，电池的效率仍能保持86%的原有效率，而无添加剂制备的钙钛矿太阳能电池效率相同条件下仅可保持原有效率的50%。此项研究成果是目前柔性钙钛矿电池的最高效率，为柔性钙钛矿太阳能电池的发展奠定了实验和理论基础。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　该研究工作得到国家重点研究与发展计划、中央高校基础研究基金、国家自然科学基金项目、111项目、国家大学科研基金、长江学者创新团队、国家“千人计划”项目的资助。(文/图 杨栋、段连杰) /p p br/ /p

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。

style type=" text/css" .TRS_Editor P{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor DIV{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TD{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TH{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor SPAN{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor FONT{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor UL{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor LI{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor A{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt } /style p 　　柔性可穿戴电子是未来电子元器件发展的热点方向，电源是其重要的组成部分。电源的选择和设计影响未来可穿戴电子的设计与功能。目前，电源对可穿戴电子的户外使用性、大面积贴合性和安全性有较大限制。 /p p 　　近年来，金属有机杂化钙钛矿太阳能电池以其优越的光电转换性能而受到广泛关注。基于钙钛矿材料平面结构器件的光电转换效率在短短几年时间取得重要突破，最高效率为22.1%。卓越的光电性能为其应用在可穿戴电子设备提供了可能。但柔性钙钛矿太阳能电池尚未能切实应用于可穿戴电子设备中，限制这一发展是因为当前柔性器件仍存在大面积重现性差和弯折性能衰减的问题。 /p p 　　在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的支持下，中科院化学研究所绿色印刷院重点实验室研究员宋延林课题组，在印刷制备钙钛矿晶体及电池器件方面开展了深入系统的研究。他们在喷墨打印制备钙钛矿电池器件取得突破，实现了相比传统工艺更环保的印刷制备方法。在喷墨打印钙钛矿单晶材料上取得进展，实现了印刷制备三基色钙钛矿发光单晶材料。 /p p 　　在上述研究的基础上，研究人员发现柔性钙钛矿器件中的界面层对钙钛矿层的生长和稳定性具有较大影响。研究通过纳米组装-印刷方式制备的蜂巢状纳米支架可作为力学缓冲层和光学谐振腔，从而大幅提高柔性钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和力学稳定性。研究表明，蜂巢状纳米结构可以有效释放器件弯折时产生的应力，并作为支架诱导钙钛矿薄膜结晶。同时，该结构作为光学谐振腔可对整个器件进行光富集调控，从而提高器件的光吸收效率。引入蜂巢状纳米支架后，所制备的柔性钙钛矿太阳能电池光电转换效率达12.32%。进一步研究发现，该电池具备优异的耐弯折性，可应用于柔性太阳能电池组件。该太阳能电池组件光电转换效率高、性能稳定，可广泛应用于各类可穿戴器件。研究为研发新一代可穿戴电子设备提供了新的思路和方法，研究成果发表在 em Advanced?Materials /em 杂志上。 /p p style=" text-align:center " img alt=" " oldsrc=" W020171214357503192649.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/uepic/7b617793-0bf5-4670-80bf-a5b2a8056d91.jpg" uploadpic=" W020171214357503192649.png" / /p p style=" text-align: center " 蜂巢纳米支架的制备及可穿戴太阳能电源应用 /p

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