随着纳米技术的快速发展,电子器件逐步向微型化、多功能化、低能耗方向发展。大量具有通讯、健康监控、环境监测等多功能柔性电子设备的出现,极大地方便了人们的日常生活。然而,实现为众多柔性电子器件持续、长久地供电,从而形成柔性可穿戴自驱动传感系统是对现有供电技术的巨大挑战。虽然单个器件单元能耗低至微瓦至毫瓦量级,但是其数量庞大并且长期处于工作状态,维持其正常工作需要的电能总量十分巨大;同时传统的电池也无法满足系统全柔性的需求,极大地限制了柔性可穿戴系统的应用范围。柔性电源是实现可穿戴自驱动传感系统的关键环节,具有弯曲、卷曲、拉伸等功能的能源收集及能源存储设备是柔性电源的必要要素。结合纳米材料和新型纳米技术,研究能够与各种功能可穿戴传感器件相匹配的柔性供电装置,实现自驱动传感系统持久、稳定地工作具有重要的研究意义和应用价值。
        中国科学院半导体研究所超晶格国家重点实验室沈国震课题组近年来在可穿戴自驱动传感系统领域取得了一系列研究进展。近日,该课题组应邀在Wiley综合期刊Small上发表了综述性文章,总结了近些年来柔性可穿戴传感及自驱动传感系统领域研究工作所取得的重大突破和进展,并对该领域未来的研究热点进行了预测与分析。文章开篇根据使用功能的不同,将可穿戴传感器分为可穿戴触觉传感,包括压阻型、电容型以及压电型;可穿戴图像传感、生物传感、气体传感以及多功能传感集成等。为了提高传感器性能,降低器件功耗以更好的匹配自驱动系统,研究人员做了许多开创性的研究工作。作者随后探讨了目前应用在自驱动系统中的能源器件:1)能量收集器件,主要基于压电及摩擦发电、热电以及太阳能电池等;2)能源存储器件,包括锂电池以及超级电容器;最后作者还对集成能量收集、存储以及传感应用的一体化可穿戴自驱动传感系统的设计与发展阐述了自己的意见。
        这篇综述能够为对可穿戴集成系统领域感兴趣的研究学者起到一定的引领作用。该项工作得到了国家自然科学基金、北京市自然科学基金以及中国科学院前沿科学重点研究项目等项目的支持。研究成果近期发表在Small(DOI: 10.1002/smll.201701791)期刊上,并被该杂志选为外封面论文。
        论文地址:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201701791/full