基於石墨烯複合材料電子皮膚模態干涉多維度抑制研究

《基於石墨烯複合材料電子皮膚模態干涉多維度抑制研究》是依託廈門大學，由吳德志擔任項目負責人的重大研究計畫。

基本介紹

• 中文名：基於石墨烯複合材料電子皮膚模態干涉多維度抑制研究
• 項目類別：重大研究計畫
• 項目負責人：吳德志
• 依託單位：廈門大學

項目摘要

智慧型醫療康復機器人可廣泛套用在傷殘與老年人護理服務、外科手術和診斷等領域,而電子皮膚是其感知外界物體和環境信息的重要途徑之一。針對現有醫療康復機器人電子皮膚柔性基材變形干涉和模態間耦合等缺陷，項目提出從電子皮膚基材結構、敏感單元材料與結構等多維度抑制模態干涉方案：將石墨烯複合材料沉積於基材圖案化的抗延展結構上，構建基材形變與模態干涉抑制功能的立體多模態感測結構。圍繞電子皮膚模態干擾抑制方法開展研究，主要包括敏感單元設計與製造工藝規律、基材形變干涉抑制方法、石墨烯複合材料多模態感知機理與模態干涉抑制等。建立基材結構與延展行為關係，探明基材結構形變對敏感特性的影響規律，闡明基材形變干涉抑制方法；建立石墨烯複合材料各模態感測模型，掌握敏感單元模態間干涉抑制方法，有助於加深對柔性電子綜合性能提升方法的理解。

結題摘要

作為感知外界物體和環境信息的重要途徑之一，電子皮膚在傷殘與老年人護理服務、外科手術和健康診斷等領域有重要套用前景。針對目前電子皮膚存在的形變干涉和模態間耦合等缺陷，項目提出從基材結構、敏感材料和結構等多維度抑制模態干涉。項目研究了敏感單元材料配方、直寫參數對敏感墨水成形成性作用規律，掌握了最佳敏感材料配比和直寫參數條件；研究了氣浮沉積銀漿和直寫碳納米管墨水等柔性導線製造方法，解決了柔性電子在卷對卷連續製造過程中圖案化製造導線難題；針對複合材料敏感單元直寫噴印的高粘度流體輸運問題，研究了韋森堡直寫微流體行為規律，突破了高粘度微流體快速輸運難題，極大拓展了直寫噴印的適用範圍，有望套用於微納圖案化結構製造；研究了韋森堡直寫石墨烯複合材料敏感單元對壓力、溫度和濕度等模態的感知規律，分析了敏感單元感知模型，理清了模態干涉原理；提出了採用惠斯通電橋和表面封裝方法有效抑制溫度、濕度干擾，並採用雙層矩形凸台基底結構抑制形變干擾，為高穩定感測器的開發奠定基礎；直寫製造了形變、溫度、濕度免疫的石墨烯複合材料柔性壓力感測器，抗干擾能力強，在11-45kPa中壓範圍內靈敏度可達14.05kPa-1。為連續製造高穩定性，高靈敏度的電子皮膚提供重要的理論基礎。依託本項目，發表了學術論文12篇，其中SCI收錄期刊論文10篇（1區1篇，2區2篇，3區4篇），EI收錄期刊論文1篇，會議論文1篇；申請專利16項（其中發明專利15項），授權發明專利6項，實用新型1項；在人才培養上，主持人吳德志晉升教授，王凌雲副教授入選廈門市第十一批引進高層次人才“雙百計畫”領軍型創業人才，趙揚、劉益芳晉升副教授，培養了碩士研究生4人。