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科研進展

重慶研究院在二維材料PECVD方法及其類皮膚柔性傳感器件研究中取得進展

時間:2021-12-07編輯:微納中心

  近日,中國科學院重慶研究院微納中心柔性傳感課題組與復旦大學、重慶大學、電子科技大學、中科院化學所合作,在二維原子晶體的PECVD制備方法及其在類皮膚柔性傳感材料與器件中應用方面取得了系列研究進展,相繼獲得中國化工學會科學技術獎一等獎(“二維原子晶體的等離子體增強化學氣相沉積方法及結構調控”)、重慶市自然科學獎二等獎(“類皮膚柔性傳感材料可控制備與器件性能調控”),同時應邀為《Accounts of Chemical Research》撰寫“Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition of Two-Dimensional Materials for Applications”為題的評述論文。Accounts of Chemical Research, 2021, 54 (4),pp1011-1022. DOI: 10.1021/acs.accounts.0c00757 

  二維原子晶體材料具有顯著的尺度效應,表現為極輕薄、超柔韌、高靈敏等特點,是制備類皮膚柔性傳感器件的理想材料。課題組與復旦大學合作,發現了二維原子晶體在等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)過程中的可逆反應動力學平衡機制,建立起一套物性可控的綠色化學工藝體系,具有低溫、無轉移、非催化、可生長原子級表面潔凈度二維材料等優點。 

  針對類皮膚柔性傳感對大量程、高靈敏和高可靠性能的需求,課題組系統研究了界面可控微納結構對石墨烯/聚合物應變性能的增強機理,提出了將PECVD工藝應用于微納結構表面直接共形生長石墨烯材料的新方法,解決了柔性傳感器件在大應變場下出現薄膜裂紋、界面脫落等力學失效問題,實現了高達 100%的穩定可回復超大應變承受能力,同時表界面微納結構賦予了電學器件更大表面積和性能調控的自由度,實現了大量程/高靈敏的類皮膚柔性溫度/壓力傳感器件。近年來,課題組在該領域發表SCI論文38篇,授權發明專利15項,并與多家企事業單位開展合作,類皮膚柔性傳感器在機器人模塊化電子皮膚、智能體壓床墊、智能方向盤等領域實現了應用驗證。 

  上述工作得到國家自然科學基金委、中國科學院、重慶市科技局等的項目支持。  

    

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