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我校龙云泽教授课题组在电子皮肤领域取得重要进展

日期:2018-09-12      来源:物理科学学院      作者:王君学     阅读:

新闻网讯 近日,物理科学学院龙云泽教授课题组在电子皮肤领域取得重要进展,相关成果以“Bionic Single-Electrode Electronic Skin Unit Based on Piezoelectric Nanogenerator”为题发表在国际纳米领域的顶级期刊《ACS Nano》(Volume 12,pages 8588-8596,DOI: 10.1021/acsnano.8b04244),该期刊SCI影响因子为13.7。该文共同第一作者为博士后王晓雄和硕士生宋威志,青岛大学物理学院为第一单位。

随着人工智能的快速发展,机器人的仿生研究成为热点研究课题,特别是用于压力、温度传感的电子皮肤。但是,对人类而言较为困难的数学逻辑等在人工智能领域较为容易实现,简单的触觉、视觉等对人类而言非常简单的感官知觉,在人工智能领域的实现则较为困难。因此本工作使用静电纺丝高分子PVDF纳米纤维的压电、热释电机制集成触觉和温度传感性能,实现仿生皮肤的基本功能。特别是通过合理设计双电容的电势对比,将复杂的传感器阵列双电极创新性地简化为单电极器件,从而极大地简化了电子皮肤的结构。

用手持式静电纺丝制备的单电极电子皮肤表现出优异的性能,特别是在抗短路方面,由于只需一组电极,传感单元本身避免了短路风险。而进一步的研究表明,相邻单元间的短路也不会导致传感信号的失真,这是传统双电极构型电子皮肤,特别是电阻型电子皮肤所没有的特性。这一研究一方面设计了新型的仿生电子皮肤,另一方面则提出了一类新型元器件的设计构想,基于这一构想将可设计多种新型电子元件。

除了电子皮肤,该课题组还探索了静电纺丝纳米纤维在压电-热电纳米发电机(Journal of Materials Chemistry A, 6(8), 3500-3509 (2018))、无线智能传感器(Nanoscale, 2018, DOI: 10.1039/C8NR05292A)、药物释放与监控(Chemical Engineering Journal,350,645-652 (2018);349, 554-561 (2018))、可监控呼吸的纳米纤维智能口罩(ACS Applied Materials and Interfaces, 10(23),19863-19870 (2018))、促进疤痕愈合的伤口敷料(ACS Applied Materials & Interfaces, 9(38), 32545-32553 (2017))、快速去除室内PM2.5(Nanoscale, 9(12): 4154-4161 (2017))、水果保鲜膜(Nanoscale Research Letters, 13,239 (2018))等方面的应用。

此外,该课题组在研究功能材料(包括电纺纳米纤维)的光学性能(Acta Materialia,152, 148-154 (2018);Optical Materials Express, 8(6), 1425-1434 (2018))、低温电学和磁学性能(Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 467, 74-81 (2018);DOI: 10.1016/j.jmmm.2018.08.046;469(1), 8-12 (2019))等方面也取得较大进展。

编辑:李鹏  编审:宋佐东