基于银纳米线柔性可延展电路的印刷制备

柔性可延展电子器件因其能够适应非平面的工作环境,将突破现在电子器件的应用范围,促进信息与人的融合,在智能穿戴电子、柔性显示、生物医疗等领域具有广阔的应用前景.本文通过印刷的方法实现银纳米线(Ag NWs)/聚二甲基硅氧烷(PDMS)柔性可延展电路的制备,研究了不同尺寸Ag NWs印刷构成的导电网络对柔性电路拉伸表面微结构的影响,并且进一步探讨了表面微结构与柔性导线拉伸电学性质的关系,尤其详细讨论了表面褶皱状结构的出现对柔性导线拉伸电阻的影响,并给出了具体的解释和讨论.最后展示了LED集成的柔性发光电路,并且实现了一定的可延展特性.本研究对于柔性可延展电路的制备提供了一条新的思路,具有重要意义.     

不同长径比银纳米线/PEDOT:PSS复合透明电极的制备和研究

聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT∶PSS)因其优良的透光性和延展性等特点被广泛用作柔性透明电极,为了改善其导电性能及提高可加工性能,将利用连续多步法(SMG)合成的银纳米线(Ag NWs)和二甲基亚砜(DMSO)与之共同混合,形成稳定的杂化“墨水”。在玻璃衬底上,利用旋涂法制备的复合薄膜的导电性和透光性都较优异,其中最优的复合薄膜在550 nm波长处透光性达到了93. 5%,表面方块电阻为25Ω/sq。实验中发现长径比较长的Ag NWs制备的薄膜因其提供了较好的交叉网络和减少了纳米线间的节点电阻,性能会更加优越。将杂化墨水旋涂到柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的衬底上,其导电性和透光性差异不大,并且表现出良好的可折叠弯曲性,这将有望大规模应用于柔性器件。     

基于压印的POLYIMIDE衬底金属图形化及原位电沉积铜锡氢气传感器

介绍了一种基于压印和聚酰亚胺(PI)表面离子交换技术,实现市售的柔性PI胶带上微米级线条的金属图形化方法,并通过原位电沉积、热氧化制备氢气传感器。通过压力辅助,并利用PDMS软模印章,在PI薄膜上图形化形成聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)阻挡层,结合PI改性的金属图形化工艺,实现了柔性PI衬底上的耐弯曲、耐腐蚀的金属镍叉指图形。利用电沉积技术,在叉指电极的微米级间隙内形成Cu Sn枝状结构连接,通过在空气中高温热氧化制备形成金属氧化物气体传感器,实验测试其对氢气有良好响应。     

柔性可拉伸电路一体化打印技术及系统开发

为解决现有制造方法普遍存在制作工艺复杂、制备时间长和制造成本高等问题,提出了一种基于液态金属的柔性可拉伸电路一体化打印的新技术,并搭建了柔性可拉伸电路一体化打印系统.系统采用并联排布式多喷头结构,利用气压驱动打印封装和基底材料,并利用电流体动力喷射沉积打印液态金属导线,可以实现基底、导电线路和封装层的一体化打印.工艺实验揭示了气压对PDMS基底厚度,供料流量对金属导线线宽的影响规律,成功制备了柔性LED电路.实验结果表明,该柔性可拉伸电路打印方法工艺简单,打印的柔性电路具有较好的柔性和可拉伸性.     

基于喷墨打印技术的柔性温度传感器阵列

采用喷墨打印技术,在柔性聚酰亚胺衬底上成功制备了银温度传感器。通过离子交换技术SMIE对聚酰亚胺衬底进行表面改性,喷墨打印机打印出所需的图形作为掩膜,实现了银电阻型温度器件的制备。通过SEM、XRD等测试方式对于制备得到的银层进行了表征,并对制备得到的温度传感器性能进行了研究。研究结果表明,通过SMIE技术制备的银电阻在-20?C~200?C的测试范围内,具有较好的温度灵敏度。设计得到的这类银电阻型温度探测器(RTD)可被广泛应用于柔性电子的原位温度探测中。     

应用于433 MHz的柔性低噪声放大器设计

随着柔性电子设备在越来越多的领域得到关注，具有可延展弯曲特性的柔性电子技术已经被广泛应用于可穿戴、健康检测等新型电子设备.虽然目前国内外在高速柔性电子领域已有众多研究，但研究成果大都关注高速晶体管和高速柔性电子分立器件的设计制造，对柔性电路设计与柔性器件对电路性能的影响的研究非常有限.介绍基于PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）基板的柔性单晶硅TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)以及相同衬底工艺制作的柔性电容电感，并以此为核心设计了柔性两级低噪声放大器（Low Noise Amplifier,LNA），最终在433 MHz的工作频率附近实现了具有13.2 dB增益、12 dBm的1 dB压缩点以及3.4 dB噪声系数的柔性低噪声放大器.讨论了柔性电容电感在弯曲态下对放大器增益以及噪声系数的影响，比较了柔性与硬质基底电路的性能差异，扩展了柔性电路在射频领域的应用，为更高频率下和更复杂结构的柔性电路设计提供了指导.     

机器人柔弹性仿生电子皮肤研究进展

仿生电子皮肤触觉传感器是实现机器人智能化发展的先决条件,机器人等复杂的三维载体表面或活动关节部位接触压力感知的可延展的柔弹性电子皮肤高柔性、高弹性和灵活可调等适形性要求高且具有广阔的应用前景。由于常用的无机半导体材料和金属材料及其化合物断裂极限应变较低,难以满足可延展的柔弹性电子皮肤的要求,因此,具有可延展性的二维纳米膜、纳米带或一维纳米线等电极或互联导体得到广泛应用;基于力学屈曲的薄膜-基板结构和纳米级导电元件的结构设计可有效改善无机材料的受力情况,明显提高材料整体的可拉伸性;采用纳米制造等新型技术制备的新型材料和结构一体化使得可延展的柔性电子皮肤的柔弹性显著提高。高柔弹性仿生电子皮肤触觉传感器可提高机器人的环境适应性,有利于机器人与人类之间建立起一种新型的人机共融模式。     

基于PDMS的人工视网膜神经微电极阵列

为了利用柔顺性材料实现电极位点与靶细胞的良好接触,同时保证微电极的可靠性,提出了一种新的聚二甲基硅氧烷(PDMS)微电极制作方法.该方法通过在硅基表面沉积金属层、光刻图形化以及电镀形成电极基本结构,然后通过PDMS浇注、湿法刻蚀、释放以及键合完成基于PDMS微电极制作.其中,微电极绝缘层制作和电极位点暴露采用浇注PDMS并结合外力夹压固化和PDMS湿法刻蚀来实现.使用该方法制作的PDMS电极,结构稳定、可靠性好,具有良好的贴附性.同时,通过SEM和阻抗测试对所制作的微电极进行了表面形貌和电学性能的测试和评价.结果显示,相对于传统方法制作的PDMS微电极,电化学阻抗降低了近60%（频率1 kHz处）,基于该方法制作的PDMS微电极在力学和电学性能方面均具明显优势.     

印刷电子 增材制造

<正>与传统微电子工艺相比,印刷电子为增材制造,致力于运用优化的图形印刷,使功能性材料在衬底上一次成形,无需后续减材成形。印刷电子增材制造将电路及功能性器件(如集成电路)同时印刷,免去了后续贴片工艺,大大简化了生产工艺,节省材料,近于零污染排放。同时,印刷电子增材制造可以达到大面积、高产速、低成本量产,其产品具有柔性、大面积功能化分布及廉价等诸多优势。这将开拓传统微电子无法企及的潜在应用市场。     

封面图片说明:印刷电子增材制造

 与传统微电子工艺相比,印刷电子为增材制造,致力于运用优化的图形印刷,使功能性材料在衬底上一次成形,无需后续减材成形。印刷电子增材制造将电路及功能性器件（如集成电路）同时印刷,免去了后续贴片工艺,大大简化了生产工艺,节省材料,近于零污染排放。同时,印刷电子增材制造可以达到大面积、高产速、低成本量产,其产品具有柔性、大面积功能化分布及廉价等诸多优势。这将开拓传统微电子无法企及的潜在应用市场。     

Highly stretchable and sensitive strain sensor based on silver nanowires/carbon nanotubes on hair band for human motion detection

In this work, a highly stretchable and sensitive strain sensor using silver nanowires(Ag NWs)/multi-walled carbon nanotubes(MWCNTs) on hair band is proposed. The fabrication process of such sensors enabled scalable and facile production with low cost by dipping hair band into Ag NWs/MWCNTs composites suspension. The sensing performance of the sensors was optimized by tuning the Ag NWs/MWCNTs mass ratio. The hair band based strain sensor with Ag NWs/MWCNTs mass ratio of 30 exhibited the best performance with high sensitivity of 416.0 and good stretchability up to 70%. Moreover, great repeatability and long-term stability could be achieved over 7500 cycles of stretch-release. This Ag NWs/MWCNTs-hair band sensor can be used for monitoring human motions and swallowing action.     

Design and Characterization of Electrical Connections for Conductive Yarns

The development of flexible and stretchable electronics has attracted much attention.As an important part of wearable electronic systems,the connection between ...     

Ag/AgCl高温参比电极的制备

在对美国Cortest公司设计的Ag/AgCl参比电极进行改进的基础上,采用电解法制备了一种内置式Ag/AgCl参比电极,对其进行了性能测试,并用其对油管钢N80的高温高压腐蚀行为多次进行了测试研究.结果表明,该参比电极具有重现性好、可逆性好、响应时间短、内阻小等优良性能,且在高温高压条件下工作性能稳定,测试曲线理想,可用于高温高压电化学研究.     

氧化锌/银双层膜负反馈阴极电极的制备及性能研究

提出了一种可显著改善碳纳米管(CNTs)场致发射性能的ZnO/Ag双层膜负反馈阴极电极的制备方法.在条形银电极上溅射沉积一定厚度的Zn膜,经热氧化和湿法刻蚀制备成ZnO/Ag双层膜电极.同单层的Ag或氧化铟锡电极相比,该电极不仅具有足够的负反馈电阻(限流电阻)阻止CNTs场发射中过流的发生,而且降低了条形阴极电极的线性电阻,确保了场发射的均匀性.当溅射沉积Zn膜的厚度从40 nm增到120 nm时,热氧化形成的ZnO由孤岛状的颗粒变为连续体的薄膜,ZnO/Ag双层膜电极的表面光洁度比单层的Ag电极有很大的提高,负反馈电阻层的电阻增大,负反馈的能力增强.CNTs薄膜阴极场发射特性曲线证明,ZnO/Ag双层膜电极能明显降低场发射电流的波动,有效提高器件的稳定性和寿命.     

Wearable supercapacitor self-charged by P(VDF-TrFE) piezoelectric separator

Flexible piezoelectric self-charging supercapacitors(PSCS) are capable of converting random mechanical energy directly into electric energy and providing sustainable power source for various wearable electronic devices.In this work,using PDMS-rGO/C hybrid membrane as the positive and negative electrodes,P(VDF-TrFE) film as the piezoseparator,a flexible and ultralight PSCS was developed to harvest the mechanical energy of human finger curvature and simultaneously store as chemical energy in supercapacitors.The PSCS can be efficiently charged from finger deformation in the presence of polarized P(VDF-TrFE) separator film.When the finger was bended to90°,the fabricated PSCS achieved a potential window of 0.45 V with the discharging time of about 18.0 s,and a stable charging current of 6.4 μA,providing a promising power solution to the next-generation self-powered wearable electronics system.     

基于织物电极的心电监测系统

为解决传统动态心电监测存在的一些问题,例如粘性心电电极刺激皮肤、信噪比随使用时间延长而下降、动态心电图仪缺乏实时分析能力等,研制了一种可穿戴心电异常检测系统
。制作了有导电织物材料心电电极的穿戴衣,设计了心电信号采集装置,提出了基于分析R-R间期和QRS波群波形的异常心电波形检测算法,在PDA(Personal Digital Assistant)平台上实现了基于该算法的异常心电信号识别软件。通过实际测试,验证了本系统的有效性和可靠性。     

柔性共面超级电容器电极印制及性能

 柔性全固态超级电容器作为便携式、可穿戴电子的储备电源备受青睐。利用印刷电子大面积、柔性化的独特优势可大大简化柔性电极的制作工艺,以活性炭为活性材料配制油墨,并结合导电银浆,采用丝网印刷方式套印制作了柔性超级电容器电极,并将PVA-H₂SO₄凝胶作为电解质涂覆在活性电极上组装成柔性共面超级电容器,测试其电化学性能。结果表明,丝印柔性超级电容器电极可成功应用于柔性共面超级电容器。当采用PVA-H₂SO₄凝胶作为电解质时工作电压可达0.8 V。当充放电电流为0.2 mA时,柔性共面超级电容器的面积比电容达到18 mF·cm^-2。     

激光微织构泡沫铜的氧化铜纳米线制备及其光催化性能研究

本文采用激光织构与热氧化法相结合,以泡沫铜为基底制备具有微阵列结构的氧化铜纳米线(CuO NWs).采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对样品表面形貌及成分进行表征,讨论激光织构表面微结构对氧化铜纳米线生长的促进作用,设计不同的加工参数研究激光织构对氧化铜纳米线生长的影响,并通过光催化降解甲基橙溶液考察了CuO NWs的光催化性能.实验结果表明,经过激光织构的泡沫铜能增大纳米线的生长面积,提高样品表面氧元素的含量,有效地促进生长过程中氧化铜纳米线长度和密度的提高.不同的激光参数对纳米线的生长产生一定影响,具有良好的调控作用.CuO NWs光催化降解甲基橙的降解率可达97%,循环测试5次后的降解率仍可保持在96%,可见其稳定性良好,而且其片状结构更易回收,重复利用率高,具有优异的光催化性能.     

Investigation of the synaptic device based on the resistive switching behavior in hafnium oxide

Metal-oxide based electronics synapse is promising for future neuromorphic computation application due to its simple structure and fab-friendly materials. HfOx resistive switching memory has been demonstrated superior performance such as high speed, low voltage, robust reliability, excellent repeatability, and so on. In this work, the HfOx synaptic device was investigated based on its resistive switching phenomenon. HfOx resistive switching device with different electrodes and dopants were fabricated. TiN/Gd:HfOx/Pt stack exhibited the best synaptic performance, including controllable multilevel ability and low training energy consumption. The training schemes for memory and forgetting were developed.     

可穿戴式心电信号采集电极的研究

针对传统心电采集设备的不可移动性以及传统粘性电极的致敏性,应用可穿戴计算的方法提出了使用镀银织物电极制作可穿戴式心电采集设备.为了提高可穿戴式心电采集信号的质量,制作了插入式织物电极.实验表明使用插入式织物电极的可穿戴式心电采集设备具有较好的舒适性,信号波形的质量达到传统电极的采集质量.