美日两大发达国家争夺锂电池市场先机

印刷与电子的结合 印刷电子就是将印刷制造方法应用于电子器件的制造,是继硅基集成电路微电子技术之后电子学领域的一个新的发展方向。将印刷方法成功应用于电子制造涉及5个主要技术领域：基底材料、可印刷电子材料、     

全印制柔性应变传感器的原理与智能包装应用

目的随着可穿戴电子技术的快速发展,因具有较高的传感系数,柔性应变传感器在电子皮肤和机器人领域得到了广泛关注,但如何降低其制造成本成为一种挑战。近年来,印刷电子技术的快速发展推动了柔性应变传感器的发展,并逐渐在一些新的领域得到应用,尤其是智能包装领域。方法结合课题组在全印制应变传感器方面的研究进展,对柔性传感器的原理、印刷制造方法和主要应用进行综述。结论大量的研究表明,印刷柔性应变传感器已经开始应用于智能包装中,利用印刷电子技术制造智能包装也有利于降低其制造成本,推动其走向实际应用。     

印刷传感技术

和硅基电子器件与印制电路板(PCB)相比,印刷电子独特的制备工艺使得导线、有机或无机半导体、介质材料能够以更灵活的方式与衬底材料结合在一起,特别是一些在力、热、光、电等方面有着特殊性质的材料。因此对于大多数旨在将非电信号转换为电信号的传感器而言,印刷电子技术为这类传感器的制备提供了良好的工艺手段。另一方面,印刷电子环保、大批量、低成本的制备方法也为快速增长的传感器需求提供了良好的解决方案。目前随着印刷电子技术在材料、制备工艺和配套设备方面的不断发展,采用印刷方式制备的传感器的方法和类型不断推陈出新,成为印刷电子一个重要的发展方向。对目前采用印刷电子技术制备或适合印刷制备的一些传感器,特别是用于生物信号传感和分析的一些传感器的材料、功能特点及制备方法进行综述。旨在介绍印刷电子技术或者印刷制备方法在传感器研究和制备方面所存在的巨大潜力和良好的应用前景。     

金属纳米颗粒导电墨水制备与后处理工艺的研究进展

印刷电子技术是一种低成本、简捷高效、绿色环保的电子器件制造技术,已在柔性电子制造等诸多领域展现出巨大的潜力。近年来,导电墨水作为印刷电子技术迅速发展的关键材料受到了学术界的广泛关注和报道。结合印刷电子技术的应用和发展现状,对金属纳米颗粒导电墨水的各项性能指标及其机理进行概述,综述了金属纳米颗粒导电墨水的制备和后处理工艺的研究进展,着重介绍了部分有潜力的前沿技术,并分析了这些技术对应的优势与局限及其发展方向。最后结合印刷电子技术目前发展中存在的问题提出了一些观点。     

柔性电子器件疲劳特性的研究进展

柔性电子器件因其柔韧性好、集成度高、可设计性强和在可穿戴方面的潜在应用,成为近年来微电子的研究热点之一.目前,研究重点进展到器件在疲劳过程中的具体失效情况及在不影响电学性能的同时提高柔性,本文从基底材料类型、器件电学性能影响因素和疲劳损伤等方面进行综述.首先,归纳了不同基底材料与器件类型;其次,对比了膜/基结构器件的电...     

柔性电子在我国电子信息产业转型升级中的战略意义研究

当前,新一轮科技革命和产业变革正加速演进,新一代信息技术与各行业正加速深度融合,深刻改变着全球经济格局、利益格局和安全格局。柔性电子是将有机/无机材料电子器件制作在柔性/可延性基板上的一类新兴电子技术。柔性电子具备柔软、质轻、透明、便携、可大面积应用的特性,极大地扩展了电子器件的应用范围,在信息科技、健康医疗和航空航天等重要行业、重点领域、重大工程中发挥着举足轻重的作用,正逐步成为后摩尔时代我国电子信息产业转型升级发展的强大“助推器”。2023年1月17日,工业和信息化部等六部门联合发布《关于推动能源电子产业发展的指导意见》,指出加快推动柔性电子等面向新能源的关键信息技术产品开发和应用。同时,浙江、福建、湖北和重庆等多省市已超前布局柔性电子,将柔性电子列入“十四五”规划。柔性电子正成为各省市实现电子信息产业转型升级的“新赛道”和推动经济高质量发展的新引擎。本文介绍了发展柔性电子产业的重要意义,分析了柔性电子产业的发展现状以及在电子信息产业转型升级中的应用场景和实践,论述了当前我国柔性电子面临的机遇与挑战,最后给出了推动柔性电子技术与产业发展的建议。     

多彩结构色‒柔性光子晶体材料与应用

目的 对柔性光子晶体的性质进行介绍,并对其主流的制备方法进行阐述,总结近几年来柔性光子晶体材料在包装印刷领域的应用。方法 介绍柔性光子晶体材料的主流制备方法,包括胶体粒子自组装法以及纳米压印光刻法;其次根据光子晶体材料的结构色可调性,介绍柔性光子晶体材料在包装印刷领域主要应用和研究价值。结论 目前柔性光子晶体在包装印刷方面的应用主要在于纺织、防伪、体育与健康等方面。柔性光子晶体在绿色印刷和包装领域具有重大潜力,可进一步深度研究拓宽其日常生活领域化应用,进一步推动包装印刷行业的绿色发展。     

基于导电纤维的柔性电子器件研究进展

柔性电子器件具有优异的灵活性,实现了与服装的无缝集成,在各种实际的可穿戴应用中具有巨大的潜力。一维纤维状电子器件由于其优异的柔韧性、可编织性及舒适性成为智能可穿戴领域的研究热点。首先,综述了用于纤维状柔性电子器件的一维可拉伸电极的研究进展,然后详细介绍了高性能一维纤维状柔性电子器件制备过程中具有代表性的导电材料、制造技术及一维柔性纤维进一步应用于各类电子器件的主要制备方法,另外总结了近年来基于柔性纤维状电子器件在智能可穿戴领域的应用。最后对一维纤维基智能可穿戴电子器件的机遇和挑战进行了批判性思考。      

《材料导报》“柔性电子”专刊征文通知

正在《材料导报》新任主编黄维院士倡议下,由西北工业大学柔性电子研究院王学文教授、艾伟教授和程迎春教授共同担任客座编辑,期刊社策划了"柔性电子"专刊。聚焦柔性电子领域最新科研成果,包括有机光电材料、柔性有机/无机半导体材料、柔性逻辑器件与存储器件、可穿戴/可植入柔性传感器、柔性能源转换/能源存储器件、柔性电子微纳米加工技术、印刷电子技术、可弯曲/可拉伸/可折叠柔性电子系统等,将于2020年1月刊登。欢迎广大师生和研究人员踊跃投稿,征文截止日期2019年10月27日。     

丝素蛋白柔性电子器件材料的研究进展

丝素蛋白材料凭借良好的生物相容性、可控生物降解性、再生形貌多样性等已被制成柔性电子器件在电子领域进行了应用研究.本文首先综述不同溶解方法对蚕丝再生材料制备的影响,同时对丝素蛋白材料的(微球、膜、纤维、凝胶、支架等)制备方法、材料性能进行分析,最后总结了近年来丝素蛋白基柔性电子材料的应用研究进展.尽管已有研究表明可获得各...     

柔性储能电池电极的设计、制备与应用EI北大核心CSCD

随着便携式、可穿戴电子器件的迅速发展,柔性储能器件的研究逐渐转向微型化、轻柔化和智能化等方向。同时人们对器件的能量密度、功率密度和力学性能有了更高的要求。电极材料作为柔性储能器件的核心部分,是决定器件性能的关键。柔性储能电子器件的发展,又迫切需要新型电池技术和快速、低成本且可精准控制其微结构的制备方法。因此,柔性锂/钠离子电池、柔性锂硫电池、柔性锌空电池等新型储能器件的研发成为目前学术界研究的热点。本文论述了近年来柔性储能电池电极的研究现状,着重对柔性电极材料的设计(独立柔性电极和柔性基底电极)、不同维度柔性电极材料的制备工艺(一维材料、二维材料和三维材料)和柔性储能电极的应用(柔性锂/钠离子电池、柔性锂硫电池、柔性锌空电池)进行对比分析,并对电极材料的结构特性和电化学性能进行了讨论。最后,指出了柔性储能器件目前所面临的问题,并针对此类问题展望了柔性储能器件未来的重点在于新型固态电解质的研发、器件结构的合理设计及封装技术的不断优化。     

柔性传感器技术及其在智能包装中的应用

目的 随着5G技术的迅速发展,智能包装受到了广泛关注。文中通过总结柔性传感器技术及其近年在智能包装领域的应用,以期为未来智能包装技术的研发和应用提供参考依据。方法 通过文献分析柔性印刷电子技术、碳纳米技术以及硅光电子技术等柔性传感器技术的研究现状,总结柔性传感器在食品质量检测、显窃启包装设计和电商物流监测三方面的相关应用,为柔性传感器在智能包装中的进一步发展提供参考及建议。结论 大量研究表明,目前柔性传感器在智能包装中的应用仍处于起步阶段,各项技术仍在增长,不具备完全的商业可行性。柔型传感器拓宽了智能包装的功能及应用领域,可为内部产品提供良好的监测、记录和保障,值得加大研发投入,深入研究。     

Printed electronic switch on flexible substrates using printed microcapsules

Printed electronics, the manufacturing of electronic components on large, flexible, and low-cost substrates by printing techniques, can facilitate widespread, very low-cost electronics for consumer applications and disposable devices. New technologies are needed to create functional components in this field. This paper introduces a new method to create an all-additive printed switch on flexible substrate materials, such as polymer foils and paper substrates. The active layer of the switch component consists of neutral polyaniline (PANI), which can be doped by acid to induce a shift from a non-conductive to a conductive oxidation state. Monodisperse core–shell microcapsules containing an acidic aqueous core liquid were produced by a novel inkjet-based encapsulation technology. It was shown that unfavorable water evaporation from the microcapsules could be reduced by the addition of calcium chloride to the core liquid. A switch component was prepared, consisting of inkjet-printed interdigitated silver electrodes, PANI active layer and printed microcapsules. If an external pressure was applied, for instance with a finger, then the switch component changed its state from non-conductive to conductive with a simultaneous distinct color change. The results clearly demonstrate the feasibility of the presented approach to create either a visual or electronic signal for use in printed electronic applications.     

A New Facile Route to Flexible and Semi‐Transparent Electrodes Based on Water Exfoliated Graphene and their Single‐Electrode Triboelectric Nanogenerator

Wearable technologies are driving current research efforts to self‐powered electronics, for which novel high‐performance materials such as graphene and low‐cost fabrication processes are highly sought.The integration of high‐quality graphene films obtained from scalable water processing approaches in emerging applications for flexible and wearable electronics is demonstrated. A novel method for the assembly of shear exfoliated graphene in water, comprising a direct transfer process assisted by evaporation of isopropyl alcohol is developed. It is shown that graphene films can be easily transferred to any target substrate such as paper, flexible polymeric sheets and fibers, glass, and Si substrates. By combining graphene as the electrode and poly(dimethylsiloxane) as the active layer, a flexible and semi‐transparent triboelectric nanogenerator (TENG) is demonstrated for harvesting energy. The results constitute a new step toward the realization of energy harvesting devices that could be integrated with a wide range of wearable and flexible technologies, and opens new possibilities for the use of TENGs in many applications such as electronic skin and wearable electronics.     

纳米纤维素基材料在柔性电子器件中的应用

目的 由于纳米纤维素基材料良好的柔韧性、热力学性能和高透明度,近年来在柔性电子产品中引起越来越多的关注。通过综述该领域的研究进展,将有助于研究人员更高效地开展研究。方法 综述3类纳米纤维素的制备方法及将纳米纤维素基材料应用在柔性电子产品中的研究进展。分别阐述纳米纤维素基材料应用于器件柔性衬底及绝缘材料的研究实例,并讨论纳米纤维素在各种应用方向中的优势以及存在的问题,最后对材料的未来应用前景进行展望。结论 纳米纤维素是天然纤维素与纳米技术结合的产物,可主要划分为纤维素纳米纤丝、纤维素纳米晶以及细菌纤维素3类。近年来,纳米纤维素基材料作为电子器件柔性衬底、绝缘材料等研究均有许多成果问世。虽然纳米纤维素基电子器件的开发还主要停留在实验室阶段,但是与传统的石油化工产品相比,纳米纤维素具有原材料丰富、环保可降解等优点。对纳米纤维素基新型材料的开发利用,有助于解决人类社会中日益严重的电子垃圾问题。     

静电纺丝纳米纤维在食品智能包装中的研究进展

目的 食品智能包装是一种能够感知食品品质变化并反馈给消费者的新型包装技术,通过总结静电纺丝纳米纤维在食品智能包装中的研究进展,为未来智能包装技术的发展提供借鉴。方法 介绍静电纺丝装置的原理及其影响因素,举例介绍适用于静电纺丝技术的各种生物基食品包装材料,总结静电纺丝技术在不同智能包装技术中的最新应用进展,并分析静电纺丝技术的优势。结论 静电纺丝纳米纤维具有孔隙率高、比表面积大、材料选择灵活、非热工艺等优点,将它与智能包装集成应用可提高智能包装膜的稳定性和灵敏性,进一步提高了智能包装膜的性能。     

微纳加工技术在包装防伪中的应用研究进展

目的 对国内外微纳加工技术在包装防伪中的应用研究进行梳理,帮助相关行业从业者更清晰、全面地了解当前微纳加工技术包装防伪领域的发展和应用现状,推动微纳加工技术在该领域的推广应用。方法 本文将相关研究大致分为微纳加工技术在新型防伪标签的制备、新型防伪材料制备和数字防伪领域的应用研究等3个方面,并对相关研究概况、关键科学技术实现方法以及核心防伪机理进行梳理,分析微纳加工技术应用于包装防伪中的优缺点和发展趋势,聚焦复合防伪技术的挑战和未来发展方向。结论 国内外研究综述表明,微纳加工技术的快速发展为防伪技术提供了一种全新的技术和方法,微纳加工技术与信息技术等构成的复合防伪技术更是表现出了巨大的商业化应用潜力。但目前微纳加工技术在包装防伪中的应用还处于初级阶段,大部分实验室成果在面临产业化落地时仍受到成本、可靠性等因素的限制。未来在如何满足精度要求的同时,进一步降低设备和材料成本,优化工艺流程,还需要进行更深入的探索研究。     

纤维素导电基底及其柔性电子器件的研究进展

纤维素是自然界中含量丰富且可再生、可降解的天然材料。本文综述了物理、化学、生物或相结合的技术对纤维素的影响作用及可制备的纤维素基元材料,例如纤维素纤维、纳米纤维素和纤维素分子。基于纤维素纤维,利用湿法造纸技术可以生产具有高孔隙率的纤维素纸张基底;基于纳米纤维素,利用真空抽滤或涂布等方式可制备具有低表面粗糙度及高透明度的纳米纤维素膜基底;基于纤维素分子,利用涂布或铸涂等方式可生产具有均一的表面形态及高透明度的再生纤维素膜基底。本文进一步分析了常用的导电材料(金属导电材料、聚合物导电材料及碳基导电材料等)及其与纤维素基底结合的方法(涂布、沉积、原位聚合、自组装等),进而可以制备柔韧轻质的纤维素导电基底。基于高性能的纤维素导电基底可以组装柔性电子器件,在光电转化、能量储存及电磁屏蔽等领域展现了广阔的应用前景。总之,利用天然纤维素制备柔性电子器件对于扩大纤维素的应用范围、提升纤维素的利用价值及推动柔性电子器件的进一步发展具有重要意义。      

3D Printed Polymer Photodetectors

Extrusion‐based 3D printing, an emerging technology, has been previously used in the comprehensive fabrication of light‐emitting diodes using various functional inks, without cleanrooms or conventional microfabrication techniques. Here, polymer‐based photodetectors exhibiting high performance are fully 3D printed and thoroughly characterized. A semiconducting polymer ink is printed and optimized for the active layer of the photodetector, achieving an external quantum efficiency of 25.3%, which is comparable to that of microfabricated counterparts and yet created solely via a one‐pot custom built 3D‐printing tool housed under ambient conditions. The devices are integrated into image sensing arrays with high sensitivity and wide field of view, by 3D printing interconnected photodetectors directly on flexible substrates and hemispherical surfaces. This approach is further extended to create integrated multifunctional devices consisting of optically coupled photodetectors and light‐emitting diodes, demonstrating for the first time the multifunctional integration of multiple semiconducting device types which are fully 3D printed on a single platform. The 3D‐printed optoelectronic devices are made without conventional microfabrication facilities, allowing for flexibility in the design and manufacturing of next‐generation wearable and 3D‐structured optoelectronics, and validating the potential of 3D printing to achieve high‐performance integrated active electronic materials and devices.