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物理气相沉积法制备CuI微结构调控及其在阻变存储器中的定向传输机制研究
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年08月10日 来源:Materials Science in Semiconductor Processing 4.6
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这篇综述系统梳理了智能摩擦电材料(TENG)在电子皮肤(e-skin)中的分子设计与复合策略,从1D纤维、2D织物/薄膜到3D凝胶的多维结构出发,重点阐述了拉伸性、自修复、防水透气等关键功能特性在医疗监测、运动传感和人机交互(HMI)中的应用突破,为下一代自供电可穿戴系统提供了材料-器件-系统集成的创新框架。
Highlight
智能摩擦电材料
近年来,随着科技进步和生活水平提升,人们对电子皮肤(e-skin)性能的要求日益增长。各类智能摩擦电材料(TENG)的快速发展正推动e-skin向微型化、多功能化和智能化演进。这些材料已从单一功能向多功能集成转变,以满足复杂穿戴场景下自供电和高灵敏度感知的严苛需求。
功能特性:赋予e-skin类肤特质
电子皮肤作为模拟人类触觉的革命性技术,其核心在于通过先进电子学与材料科学实现类肤特性。智能摩擦电材料通过独特的分子设计,使e-skin具备天然皮肤般的拉伸性(>300%应变)、快速自修复(<5分钟)、防水透气(WVTR>2000 g/m2/day)等特性,同时保持优异的生物相容性(细胞存活率>95%)和超高灵敏度(最低探测压力<1 Pa)。
医疗监测:从脉搏波到生化指标
基于摩擦电效应的e-skin已实现对脉搏波、呼吸频率等生理信号的精准捕获。最新突破包括:可植入式TENG贴片实时监测心脏电活动,石墨烯复合纤维传感器同步检测汗液葡萄糖浓度,以及具有抗菌功能的智能绷带对伤口愈合过程的动态追踪。
运动传感:解码人体动力学
通过将TENG阵列集成到运动服装,研究者成功实现了对关节角度(误差<0.5°)、步态特征和肌肉收缩的毫米级精度监测。特别值得关注的是具有双模响应的仿生传感器,可同时解析压力分布和滑动摩擦信号,为运动员动作优化提供数据支撑。
人机交互:打破虚实界限
在虚拟现实(VR)领域,搭载机器学习算法的TENG手套可实现亚毫米级手势识别,延迟时间<10 ms。而具有多层级结构的电子纹身,则通过局部应变映射实现了"意念控制"机械臂的突破性进展。
Conclusion
尽管智能摩擦电材料在e-skin领域取得显著进展,仍面临材料耐久性(>10万次循环)、环境稳定性(-20~60℃工作范围)和规模化制备等挑战。未来需要融合人工智能算法与柔性电子技术,开发具有自适应学习能力的下一代交互系统。
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