我院董林教授在国际重要学术刊物上合作发表重要研究成果

发布时间:2016年10月28日浏览次数:

    通过电子方式模仿人类皮肤,即电子皮肤,在下一代智能传感和人机交互系统中有极为重要的应用。其中,触觉传感由于需要高分辨率的、高敏感度的和高柔性的应力传感器阵列是极具挑战的。现有的应力传感器件的工作机制几乎都是基于传感单元(例如:晶体管,微结构弹性胶体矩阵)遭受应力时电容或电阻的变化,其空间分辨率往往在毫米甚至厘米量级,远不能满足电子皮肤高空间分辨率的要求(优于50 μm)。而且,已有工作主要集中在应力传感器网络与电子线路的集成优化,鲜有应力分布可视化的相关报道。而应力分布可视化可以省去应力传感所需的复杂的数据采集电路,极大的简化其应用过程。因此,迫切需要发展新的技术实现应力分布的高分辨可视化成像,以满足未来可穿戴电子器件、人机交互系统、智能传感系统和微纳机电系统的使用要求。

 针对上述问题,我院董林教授与中科院北京纳米能源与系统研究所潘曹峰研究员课题组合作,开发出一种高分辨可视化应力分布成像技术。通过在柔性基底上制备CdS纳米棒/p型聚合物混合LED阵列,并利用一种崭新的工作机制,即压电光电子学效应,调节LED受力时的光发射强度,实现对施加在器件表面的应力的高分辨可视化成像。所得器件的空间分辨率高达1.5 μm,远超过电子皮肤的要求(优于50 μm)。通过配备电荷耦合器件(CCD)的倒置显微镜实时同步观察LED阵列受力时发光强度的变化,实现对施加在器件表面的应力分布的可视化成像,能够省去应力传感所需的复杂的数据采集电路,极大简化了应力传感器件的实用化过程,相关成果最近发表在Nanoscale上。Nanoscale 8, 8078- 8082 (2016), 原文链接如下:http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2016/NR/C6NR00431H#!divAbstract



 

1. CdS/PEDOT:PSS混合LED用于高分辨压力分布可视化。(a) 高分辨压力分布可视化测试设备示意图。(b) CdS纳米棒200 MPa压力下的电势分布(COMSOL模拟分析)。(c) 器件未施加压力时能带结构示意图。(d) 器件施加压力时能带结构示意图。(e) “NANO”图案压力印章的光学照片。(d) 未施加压力时器件发光光学照片。(e) 施加压力时(100 MPa)器件发光光学照片。

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