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山东大学李阳/北理工沈国震/韩国光云大学金南英InfoMat综述:基于先进溶液合成技术的结构材料在触觉传感器及其智能应用中的进展
2023-11-26  来源:高分子科技


  以触觉传感器为核心的智能应用代表着人工智能领域的重大进步。然而,在触觉传感器中实现与人类皮肤匹配或超过人类皮肤的感知能力仍然是一个艰巨的挑战。因此,层次结构材料的设计和实现被认为是应对这一挑战的最佳解决方案。与复杂的光刻和3D打印等传统方法相比,先进的溶液合成方法具有成本效益和可扩展性,是制备具有层级结构材料的各种触觉传感器的理想方法。然而,先进溶液合成方法的工艺和适用性尚未形成一个完善的体系。


  近期,山东大学李阳教授联合北理工沈国震教授和韩国光云大学金南英教授团队深入探讨了各种先进溶液合成方法的优缺点,提供了详细的见解,并深入讨论了使用这些方法构建的层级结构材料在触觉传感器中的积极作用及其智能应用(图1和图2)。 


1 用于触觉传感器及其智能应用的先进溶液合成基的结构材料。 


先进溶液合成方法及其层级结构材料的示意图。


  首先,重点介绍了通过水热生长、原位聚合和水相还原制备的结构材料,如导体材料(金属和碳基)、半导体材料、金属-有机框架和导电聚合物,并详细阐述了它们卓越的传感性能和机理(图3-8 


基于导电材料的触觉传感器。


 基于导电材料的触觉传感器。


 基于半导电材料的触觉传感器。


 基于半导电材料的触觉传感器。


 基于MOF基的触觉传感器。


基于导电聚合物的触觉传感器。


  此外,他们探索了这些触觉传感器在智能应用中的进展,包括大规模触觉传感器阵列、可穿戴健康监测和人机交互(图9-11)。 


应用于大面积触觉传感器阵列。


 10 应用于可穿戴健康监测。


 11 应用于人机交互。


  最后,他们总结了先进溶液合成方法在触觉传感器及其集成到智能应用中的关键作用。展望未来,尽管基于先进溶液合成方法的触觉传感器在学术界取得了长足的进步,但它们在结构材料合成、器件设计、系统集成和智能应用方面仍然面临重大挑战,尤其是在以下方面,如图12所示。 


12 结构材料合成、器件设计、系统集成和智能应用方面的展望和挑战。


  该工作以“Advances in advanced solution-synthesis-based structural materials for tactile sensors and their intelligent applications”为题发表在《InfoMat》上(Doi: 10.1002/inf2.12500)。韩国光云大学博士牛闳森和济南大学博士李宁为共同第一作者,山东大学李阳教授,北理工沈国震教授和韩国光云大学金南英教授为共同通讯作者。


  文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/inf2.12500


通讯作者介绍

李阳 教授 山东大学


  李阳教授,山东大学集成电路学院教授,博士生导师,IEEE高级会员,科技部中韩青年科学家、山东省泰山学者青年专家、山东省高校集成电路创新团队带头人、山东省优青、山东省青年科技人才托举工程入选者、齐鲁青年学者,主持国家自然科学基金项目、科技部项目、山东省优秀青年基金项目、山东省重点研发计划项目等省部级以上项目10余项。主要研究领域:新一代半导体材料与器件;“传感存算一体化”芯片系统。已累计发表SCI检索论文100余篇,其中以第一作者/通讯作者在Chem. Soc. Rev.、Matter、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、Adv. Sci.、IEEE Trans. Electron, Dev. 等领域内顶尖期刊上发表中科院一区文章45篇,包含封面文章10篇,授权国家发明专利15项,韩国发明专利11项。



沈国震 教授 北京理工大学


  沈国震教授,北京理工大学集成电路与电子学院特聘教授,国家杰出青年科学基金获得者。长期从事低维半导体材料及相关柔性电子器件的研究。以第一完成人身份获北京市科学技术二等奖、中国材料研究学会科学技术一等奖等。现任英国皇家化学会会士、中国材料研究学会理事。发表SCI收录论文300余篇,获引用超过3万,H-index为94。



金南英 (Nam-Young Kim) 教授 韩国光云大学


金南英教授,韩国光云大学电子工程系教授,RFIC中心创始人。主要研究领域:射频和生物传感器及其应用。已累计发表SCI检索论文255余篇,出版著作33本,授权韩国发明专利215项。

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