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应用于便携式电子器件的自充电智能手环

十一月 11, 2018

应用于便携式电子器件的自充电智能手环

 

随着多功能器件与可穿戴技术的快速发展,对于便携式可持续的轻便能量单元的需求也与日俱增。而对于可穿戴设备的实际应用,从人体运动中采集能量并高效率存储起来的方式,受到了国内外科研学者的广泛关注。然而,现有的能量系统多受限于复杂的外部电路以及较低的能量转换效率,并且柔性舒适度较低,限制了其在微型化一体化可穿戴电子等领域的应用。一方面,考虑到工作模式与工作效率,自由式滑动摩擦纳米发电机克服了材料选择与空间限制,能够在一次运动周期中最大化的采集机械能,具有较好的兼容性与稳定性;另一方面,采用微型超级电容器作为储能元件,相比于传统超级电容器厚度大幅减低,且系统集成度与器件灵活度提升。因此,如何将能量采集与能量存储单元有机结合,得到具有高效稳定的自充电能量单元,并应用于可穿戴便携式电子中,是一个亟待解决的巨大挑战。

 

长期健康检测不用愁:自驱动智能贴片问世

八月 23, 2018

随着柔性可穿戴电子的快速发展,能够准确快速响应身体健康信号变化的便携式传感器具有广阔的应用前景,受到了国内外科研学者的广泛关注。然而,现有的单一传感器受限于能量供给问题,限制了其在电子皮肤等领域的应用。一方面,考虑到制备工艺简单成本低等优势,基于压阻原理的应力传感器能够有效感知形变,但是传统结构灵敏度较低;另一方面,采用超级电容器等微能源器件作为供能元件,但多为分离结构,系统集成度较低。因此,如何制备相匹配的微能源系统,更好的应用于可穿戴领域与健康监测方面,是一个亟待解决的巨大挑战。

 

近日,北京大学信息科学技术学院微纳电子学研究院张海霞教授课题组基于多孔CNT-PDMS导电弹性体,将制备得到的压阻应力传感器与微型超级电容器相结合,提出了一种具有能量存储与应力监测功能的一体式自驱动传感贴片,成功解决了集成度低与能量供给受限等问题。相关研究成果以“All-in-one piezoresistive-sensing patch integrated with micro-supercapacitor”为题,发表于纳米科学技术领域重要期刊Nano Energy上,博士研究生宋宇为论文第一作者,张海霞教授为通讯作者。

 

北大张海霞教授Nano Energy新文章:采集平面内任意方向振动机械能的电磁摩擦复合式发电机

四月 20, 2018

【引言】振动是生活中常见的一种机械运动形式,包括树枝晃动、桥梁振动、海浪运动等,它蕴含着丰富的机械能可以转化为电能输出,为广泛分布的小型电子设备或传感器供电。摩擦式能量采集器和电磁式能量采集器因其各自的材料优势和输出特点在振动机械能采集方面具有广泛的应用。然而生活中的振动多具有随机无序、方向多变的特点,采集某一特定方向的机械能会使器件沿其他方向振动时效率大大降低,因此,开发一款可有效采集多个方向振动机械能的能量采集器在建立自供能系统方面具有重要意义。

张海霞教授课题组在非接触式电子皮肤研究中取得重要进展

十二月 13, 2017

电子皮肤作为一种在医疗健康、人工智能以及便携式电子产品领域应用前景极大的新型器件,近年来受到国内外学术界和工业界的广泛关注。现有电子皮肤大多依靠集成压力传感元件的方式实现接触式位置传感,不仅使分辨率受制于传感单元个数,更导致电子皮肤的潜能与优势无法充分发挥。

张海霞教授入选全国万名优秀创新创业导师人才库首批入库导师

十一月 7, 2017

为贯彻落实党的十九大精神,深入贯彻《国务院办公厅关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》(国办发〔201536号)精神,深入推进高校创新创业教育改革,在各省、自治区、直辖市教育厅(教委),新疆生产建设兵团教育局,有关部门(单位)教育司(局),部属各高等学校推荐基础上,教育部日前确定并公布了4492人为首批入库导师。北京大学信息科学技术学院微纳电子学研究院张海霞教授榜上有名。

北京大学张海霞教授Small: 用于手势识别的可穿戴应变传感器取得新进展

九月 27, 2017

北京大学张海霞教授Small: 用于手势识别的可穿戴应变传感器取得新进展

 

【引言】

随着柔性电子技术和可穿戴技术的快速发展,研究者不断探索适用于人体的高可靠功能器件,比如实现温度的传感、人体汗液的检测和实现对人体运动的监测。在探测人体运动的研究中,对力学量(应力、应变)的感知无疑是整个研究的重点,比如实现对喉部震动的探测,对手指、手臂和腿部等关节部位运动的探测等。这些可被应用于人体健康监测和虚拟现实等领域中的关键技术都为高可靠的应变传感器提出了挑战。针对可拉伸应变传感器的主流研究大致专注在两个方向:一方面,研究者们通过系统设计、引入新的功能材料,或者加入断裂等微结构等提升可拉伸传感器的阻变性能;另一方面,研究者们关注器件的稳定性和可靠性,同时提升数据采集和处理的能力。比如,对于直接涂覆的导电网络,稳定性一直是威胁其功能性的一大问题,研究者们通过附加的封装工艺提升了可拉伸器件的物理稳定性。这两方面的研究进展直接推动了可拉伸应变传感器的发展,为可穿戴应变传感器的实用化奠定了坚实的基础。

 

【成果简介】

高可压缩性自驱动健康监测系统取得新进展

八月 11, 2017

高可压缩性自驱动健康监测系统取得新进展

 

【引言】

 

随着柔性可穿戴电子的快速发展,研究者在不断追寻匹配的能量单元与功能器件,而考虑到实际的应用情况,可穿戴设备已经不仅仅需要满足柔性轻便等基本特点,更需要在非平面与有限空间内保持稳定工作的能力,因而具有一定的可压缩能力对整个系统显得尤为重要。但是,现有的大部分功能器件无法在应变情况下稳定工作,并且当应力过大情况时还容易失去原有的功能。一方面,考虑到制备工艺简单成本低等优势,压阻传感器被广泛应用于人体动作监测,但是传统的结构对于小应变灵敏度不够,仍存在一定得制约。而另一方面,为了持续稳定的供能,传统的超级电容器虽然具有良好的电化学性能,但是无法满足较大应变下稳定工作的需求。因此,如何制备具有可压缩性的自驱动集成电子系统,并应用可穿戴领域与健康监测方面,是一个亟待解决的巨大挑战。

 

【成果简介】