【成果簡介】

近日，中國科學院半導體研究所超晶格國家重點實驗室沈國震課題組在Small上發(fā)表了綜述性文章，總結了近年柔性可穿戴傳感及自驅動傳感系統(tǒng)領域研究工作所取得的突破和進展，并對該領域未來的研究熱點進行了預測與分析。論文根據使用功能的不同，將可穿戴傳感器分為可穿戴觸覺傳感，包括壓阻型、電容型以及壓電型；可穿戴圖像傳感、生物傳感、氣體傳感以及多功能傳感集成等。為了提高傳感器性能，降低器件功耗以更好的匹配自驅動系統(tǒng)，研究人員做了許多開創(chuàng)性的研究工作。

【圖文導讀】

圖1可穿戴式傳感器

形成可穿戴的自供電傳感系統(tǒng)對于擴大可穿戴電子設備的應用至關重要

圖2設備示意圖

a）設備的插圖

b）血壓波測量

【研究內容】

隨著納米技術的快速發(fā)展，電子器件逐步向微型化、多功能化、低能耗方向發(fā)展。大量具有通訊、健康監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測等多功能柔性電子設備的出現，方便了人們的日常生活。然而，實現為眾多柔性電子器件持續(xù)、長久地供電，從而形成柔性可穿戴自驅動傳感系統(tǒng)是對現有供電技術的挑戰(zhàn)。單個器件單元能耗低至微瓦至毫瓦量級，但其數量龐大且長期處于工作狀態(tài)，維持其正常工作需要的電能總量十分巨大；傳統(tǒng)的電池也無法滿足系統(tǒng)全柔性的需求，限制了柔性可穿戴系統(tǒng)的應用范圍。柔性電源是實現可穿戴自驅動傳感系統(tǒng)的關鍵環(huán)節(jié)，具有彎曲、卷曲、拉伸等功能的能源收集及能源存儲設備是柔性電源的必要要素。結合納米材料和新型納米技術，研究能夠與各種功能可穿戴傳感器件相匹配的柔性供電裝置，實現自驅動傳感系統(tǒng)持久、穩(wěn)定地工作具有重要的研究意義和應用價值。

近年來，中國科學院半導體研究所超晶格國家重點實驗室沈國震課題組，在可穿戴自驅動傳感系統(tǒng)領域取得了一系列進展。研究探討了目前應用在自驅動系統(tǒng)中的能源器件：（1）能量收集器件，主要基于壓電及摩擦發(fā)電、熱電以及太陽能電池等；（2）能源存儲器件，包括鋰電池以及超級電容器；對集成能量收集、存儲以及傳感應用的一體化可穿戴自驅動傳感系統(tǒng)的設計與發(fā)展闡述了意見。研究或對可穿戴集成系統(tǒng)領域感興趣的研究學者起到一定的引領作用。

研究工作得到了國家自然科學基金、北京市自然科學基金以及中科院前沿科學重點研究項目等的支持。相關研究成果發(fā)表在Small上。