皮膚是人體最重要的器官之一,具有觸覺感知、高柔韌性、可拉伸性、自愈合能力等。皮膚觸覺是人類對外界環(huán)境中力和溫度的變化、物體的形狀和紋理、以及其他物理、化學(xué)信號感知的重要途徑。受人類皮膚的啟發(fā),一類可媲美、甚至超越皮膚觸覺感知能力的柔性電子皮膚(E-skin)器件應(yīng)運而生,在智能機(jī)器人、可穿戴醫(yī)療設(shè)備和人機(jī)交互領(lǐng)域展示了廣泛的應(yīng)用前景。通過對近年來電子皮膚相關(guān)工作的總結(jié)和梳理,我們發(fā)現(xiàn)國內(nèi)外研究者們已經(jīng)在該領(lǐng)域做出了很多開創(chuàng)性工作,基于不同的材料、器件結(jié)構(gòu)和傳感機(jī)制的電子皮膚被成功研制,并展現(xiàn)出了柔性、可拉伸性、高靈敏度、快速響應(yīng)等獨特優(yōu)勢。然而,面向?qū)嶋H應(yīng)用,現(xiàn)有的電子皮膚在器件制備和功能拓展兩個方面仍然存在一些實際問題亟待解決:(一)材料方面,電子皮膚走向應(yīng)用其制備材料更應(yīng)兼顧制備成本、環(huán)保性、穿戴舒適性、生物兼容性等實際條件,這也是電子皮膚實用化發(fā)展必須考慮的問題。(二)器件制備方面,多級微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的引入對器件性能提升起到很重要的作用,但目前制備微納米多級結(jié)構(gòu)通常涉及到復(fù)雜的制備工藝、嚴(yán)苛的實驗條件和高昂的成本等問題。與成熟的硅基微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)工藝不同,各類柔性電子...

【文章頁數(shù)】：118 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 電子皮膚的研究概況
    1.2 電子皮膚的傳感機(jī)制
        1.2.1 壓阻式電子皮膚
        1.2.2 電容式電子皮膚
        1.2.3 壓電式電子皮膚
        1.2.4 其他電子皮膚
    1.3 電子皮膚的多重響應(yīng)
        1.3.1 力學(xué)信號檢測
        1.3.2 溫度檢測
        1.3.3 生物和化學(xué)物質(zhì)檢測
    1.4 本論文的選題依據(jù)與研究內(nèi)容
        1.4.1 論文的選題依據(jù)
        1.4.2 論文的研究內(nèi)容
第2章 紙基多功能柔性電子皮膚
    2.1 引言
    2.2 基于圖案化石墨電極的柔性電容式傳感器
        2.2.1 基于圖案化石墨電極的電容式傳感器的制備與組裝
        2.2.2 器件的結(jié)構(gòu)與材料特性表征
        2.2.3 傳感器的雙重響應(yīng)原理
        2.2.4 傳感器的傳感性能測試
        2.2.5 傳感器的潛在應(yīng)用
    2.3 高透氣性多孔紙基電子皮膚
        2.3.1 高透氣性多孔紙基電子皮膚的制備
        2.3.2 透氣性紙基電子皮膚的器件結(jié)構(gòu)與形貌表征
        2.3.3 透氣性紙基電子皮膚的多重信號響應(yīng)
        2.3.4 透氣性紙基電子皮膚的潛在應(yīng)用
    2.4 本章小結(jié)
第3章 基于仿生微納結(jié)構(gòu)的多功能電子皮膚
    3.1 引言
    3.2 仿蘆葦葉表面微納復(fù)合結(jié)構(gòu)的電子皮膚
        3.2.1 仿生電子皮膚的設(shè)計與制備
        3.2.2 仿生電子皮膚的多重傳感機(jī)制
        3.2.3 仿生電子皮膚的性能測試
        3.2.4 仿生電子皮膚對人體生理信號的檢測
    3.3 仿昆蟲復(fù)眼結(jié)構(gòu)的三維電容式傳感器
        3.3.1 仿復(fù)眼三維傳感器的設(shè)計與制備
        3.3.2 仿復(fù)眼三維傳感器的形貌表征
        3.3.3 仿復(fù)眼三維傳感器的傳感原理與性能測試
    3.4 本章小結(jié)
第4章 全石墨烯柔性MEMS器件
    4.1 引言
    4.2 氧化石墨烯的可控光還原方法
    4.3 梯度還原石墨烯柔性執(zhí)行器
        4.3.1 梯度還原石墨烯薄膜的制備
        4.3.2 梯度還原石墨烯薄膜的表征
        4.3.3 梯度石墨烯薄膜的濕度響應(yīng)特性
        4.3.4 濕度響應(yīng)的石墨烯柔性執(zhí)行器
    4.4 激光誘導(dǎo)石墨烯電路的三維布線
        4.4.1 飛秒激光直寫制備圖案化石墨烯電路
        4.4.2 激光還原氧化石墨烯的形貌和結(jié)構(gòu)表征
        4.4.3 基于三維非平面襯底的激光誘導(dǎo)石墨烯布線
    4.5 全石墨烯電阻/電容復(fù)合式傳感器
        4.5.1 全石墨烯傳感器的設(shè)計與制備
        4.5.2 全石墨烯傳感器的形貌和材料表征
        4.5.3 全石墨烯傳感器的傳感性能測試
    4.6 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
在學(xué)期間所獲得的科研成果
致謝



本文編號：3744328