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500万彩票网竞彩比分-根据纳米资料的柔性可拉伸集成传感体系
2019-10-31 22:04:57

【导言】

近年来,根据纳米资料的柔性和可拉伸电子设备取得了巨大进步,并逐步从单传感器材发展到集成传感体系。与具有单一功用的纳米资料传感器比较,多个传感器的集成有助于全面监控个人健康和环境,完成智能人机界面以及机器人和假肢中人体皮肤的仿真规划。传感器与其他功用组件的集成有用促进了传感体系的实践运用。

【效果简介】

近来,北卡罗莱纳州立大学的朱勇教授(通讯作者)在Advanced Materials上宣布了题为“Nanomaterial-Enabled Flexible and Stretchable Sensing Systems: Processing, Integration, and Applications”的总述。这篇总述覆盖了各种根据纳米资料的集成传感体系的规划思路以及制备办法,一起介绍了现在集成传感器体系在个人健康,健身追寻,电子皮肤,人工神经体系以及人机交互方面的代表性运用。该总述首要分为以下几个部分:第一部分为集成传感器体系柔性和可拉伸性的规划战略;第二部分为柔性以及可拉伸传感体系的制备办法;第三部分介绍了多个传感器集成和传感器与其他功用组件(例如,致动和用户交互组件,能量设备,以及数据处理,存储和通讯模块)集成的代表性体系。第四部分首要介绍了柔性和可弹性传感体系在个人医疗保健,健身追寻,电子皮肤和人机交互中的运用。

【图文导读】

图1柔性可拉伸纳米集成传感体系的规划战略

图2 柔性和可拉伸组件规划

(a) 堆积在PDMS基底上的CNT网络的SEM图;

(b) 嵌入PDMS外表下方的AgNW网络的SEM图,插图为横截面视图;

(c) 涣散在SBS中的Ag-Au NW网络的暗示图;

(d) 电子皮肤在手上的应变散布图;

(e) 根据Kirigami规划的多功用集成柔性传感体系;

图3组件体系集成思路

(a) 经过打印电极衔接的温度以及力学传感器;

(b) 由非共平面蛇形规划衔接的晶体管岛;

(c) 由波涛/褶皱规划相互衔接的传感器和电路模块暗示图;

(d) 30%双轴应变下PEN基底以及可拉伸互联部分的应变散布图;

(e) 经过逐层层压笔直整合的温度和应变传感集成体系;

(f) 在磁场效果下构成导电核壳通孔的结构暗示图(左),有无核壳结构的通孔在10%和50%拉伸下的应变散布;

图4 集成传感器体系的自下而上制备办法

(a) 根据喷涂的可穿戴体系制作工艺,包含应变传感器,ECG传感器和LEC阵列;

(b) 根据CNT的电化学传感器的丝网印刷工艺;

(c) 电化学传感器的R2R打印;

图5集成传感器体系的自上而下和自上而下/自上而下复合的制备办法

(a) 运用光刻和搬运印刷制备根据石墨烯的电化学传感器阵列的要害制作工艺;

(b) 经过光刻,喷涂和逐层层压工艺制备可拉伸多功用石墨烯传感器矩阵;

(c) 经过丝网印刷和激光切开制备应变和温度传感器体系;

图6直接集成的柔性可拉伸传感体系

(a) 集成可穿戴贴片的制作进程暗示图,其间ECG电极和热敏电阻印刷在承载IC的PI基板上;

(b) 在手上直接拼装集成的传感500万彩票网竞彩比分-根据纳米资料的柔性可拉伸集成传感体系体系,可用于关节委曲监测;

图7集成传感器阵列

(a) 可拉伸的传感器矩阵;

(b) 笔直集成电子皮肤暗示图,其压力改变是可视化的;

(c) 根据薄膜晶体管的2020有源矩阵背板;

(d) 运用液态金属和AgNW贴纸互连的可拉伸有源矩阵温度传感器;

图8多传感器集成

(a) 应变传感器和根据晶体管温度传感器的集成;

(b) 包含四个应变传感器和温度传感器的电子皮肤;

(取环后注意事项c) 可自愈合和再循环的电子皮肤;

(d500万彩票网竞彩比分-根据纳米资料的柔性可拉伸集成传感体系) 具有温度和应变传感器的表皮贴片(上图)以及附在手腕上的相片(下图);

(e) 含有电生理传感器(GEPS),温度传感器(GRTD)和皮肤湿度传感器(GSHS)的石墨烯电子纹身传感体系;

(f) 柔性pH和温度传感器贴片;

(g) CNT纤维上堆积活性资料制备的传感纤维阵列;

(h) 蒸发有机化合物和压力传感器组成的集成体系;

图9具有用户交互和致动组件的集成传感体系

(a) 带显现的500万彩票网竞彩比分-根据纳米资料的柔性可拉伸集成传感体系压力传感器阵列暗示图,其间LED阵列与压力传感器经过打印电路和自拼装的通孔互连;

(b) 可触摸交互的智能集成体系,包含触摸和温度传感器,无线线圈和药物运送泵;

(c) 根据核壳Au-Ag纳米线的可穿戴设备,包含生理传感电极,电触觉影响电极和加热元件;

(d) 根据石墨烯的可穿戴无线智能腕带,包含LED,应变传感器,热致动器和离子电渗疗法电极;

(e) 闭环机器人致动和操控体系,包含人手臂上的应变传感器和电触觉影响组件以及机械臂上的压力传感器;

图10带有自供动力的集成传感体系

(a) 用于触觉成像的自供电触觉传感器阵列;

(b) 电化学传感器和生物燃料电池阵列,包含电位铵传感器,电流型葡萄糖传感器和酶促葡萄糖生物燃料电池;

(c) 用于汗液剖析的自供电可穿戴渠道暗示图;

(d) 自供电心脏传感器暗示图和手指上附着OPV和OECT的相片;

(e) 与冲突纳米发电机和超级电容器集成的自供电应变传感器;

(f) 压电发电机(PEG),压力/气体传感器,整流器,线过滤设备(MG-MSC)和微超级电容器阵列(MG-PANI MSC)集成;

图11带有数据处理,存储和通讯模块的集成传感体系

(a) 根据晶体管的扩大器和应变传感器(左)和扩大的脉息信号(右);

(b) 电阻随机存取存储器(RRAM),加热器,应变/温度传感器以及药物运送部件的集成。该可穿戴设备专为运动障碍确诊和反应医治规划;

(c) 根据无线UHF-RFID的气体传感器;

(d) 集成无线葡萄糖传感器和眼压传感器的可钦带隐形眼镜;

(e) 集成rGO气体传感器和PCB板的手表式气体监测仪;

图12集成多组件的代表性传感体系

(a) 可穿戴胸部贴片的相片,包含应变/皮肤湿度/ ECG传感器,电池和PCB;

(b) 可钦带在手腕上的无线多功用汗液传感器阵列(左),汗液传感器阵列暗示图(右);

(c) 用于原位监测药物水平的汗液传感体系相片;

(d) 根据CNT电极的多层可穿戴体系;

(e) 具有多个传感器(即葡萄糖,湿度,温度,pH和震颤呼应)和用于药物投递的热敏微针的糖尿病贴片;

图13柔性可拉伸集成传感体系在个人医疗保健和健身追寻中的运用

(a) 运用石墨烯电子纹身传感器丈量ECG,EMG和EEG信号;

(b) 纳米线加热元件在手腕曲折状态下的功能,其间温度由红外摄像机检测;

(c) 运用自供电应变传感器无创检测食管以及气管相关的肌肉运动;

(d) 经过附着在桡动脉上的表皮温度传感器和红外摄像机丈量各种活动期间的体温改变;

图14柔性可拉伸集成传感体系在个人医疗保健和健身追寻中的运用

(a) 运用贴在颈部的可穿戴设备(左)和商用传感器取得的实时pH500万彩票网竞彩比分-根据纳米资料的柔性可拉伸集成传感体系和皮肤温度(右);

(b) 佩带头带和腕带的受试者的相片(左),运用钠和葡萄糖传感器的非原位汗液感测成果与来自可穿戴设备的原位体内汗液剖析的比较;

(c) 运用糖尿病贴片(汗液),商业葡萄糖测定(汗液)和商业血糖仪(血液)监测葡萄糖成果的比较;

(d) 糖尿病检测与医治贴片用于操控患有糖尿病的鼠的血糖;

图15柔性可拉伸集成传感体系在电子皮肤中的运用

(a) 附着在人手掌上的传感器矩阵相片(左),以及瓢虫压力的应变散布(右);

(b) 应变500万彩票网竞彩比分-根据纳米资料的柔性可拉伸集成传感体系传感器,ECG电极和LEC阵列集成的电子皮肤相片;

(c) 左边暗示图为在棘层中具有突起和机械感受器(SA-1,SA-II,FA-1,FA-II)的皮肤结构。右图为根据电容压力传感机制和CNT/PU电极的仿生电子皮肤;

(d) 附着在机器手上的压力传感电子皮肤相片(左)。插图为矩阵的扩大图画。电子皮安装在机械手外表以供给触觉反应(右);

(e) 具有压力,应变和温度呼应传感器体系的机器手;

(f) 机械手触摸冷杯和热杯时温度传感器的呼应;

图16柔性可拉伸集成传感体系在神经体系中的运用

(a) 可拉伸多电极阵列(MEA)在假手和周围神经之间的互连暗示图;

(b) Sprague-Dawley大鼠体内测验的暗示图和收集的信号;

(c) 附着在人体模型上的有机光电突触的暗示图;

(d) 不同尖峰数量触发的EPSC;

(e) 聚合物致动器在500万彩票网竞彩比分-根据纳米资料的柔性可拉伸集成传感体系有无应变状态下关于不同尖峰数量的呼应位移;

图17柔性可拉伸集成传感体系在人机交互中的运用

(a) 可用于操控虚拟环境中手指的无线数据手套;

(b) 根据Ag纳米纤维的冲突触觉传感器阵列,可用于操控简略的计算机游戏;

(c) 可安装在皮肤上的四通道压力传感器(通道1-4)和双通道应变传感器(通道5和6)用于机器人操控:施加在压力传感器阵列上的压力操控向前或向后移动,逆时针或顺时针旋转,由应变传感器检测到的手指曲折操控加快或减速;

(d) 由(c)中所示的应变和压力传感器操控机器人的运动;

(e) 闭环操控体系用于操控机器人手臂以抓取物体;

【小结】

作者在本总述中全面介绍了各种类型的根据纳米资料的柔性可拉伸集成传感体系,而且侧重从规划思路,制备办法以及现在集成传感器体系在个人健康,健身追寻,电子皮肤,人工神经体系以及人机交互方面的代表性运用,并根据此对纳米柔性可拉伸集成传感体系的未来远景进行评论。

来历:资料牛