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半導體所在柔性濕度傳感器與非接觸控制方面取得進展

2019-10-21 半導體研究所
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  人機交互技術因其在物聯網(IoT)中的重要應用而受到廣泛關注,例如可穿戴電子和遠程醫療監控等。對于人機交互系統,智能傳感器起著關鍵作用,因爲它們可以有效地將來自人體的各種信號“轉換”爲機器可以識別的信息。因此,開發具有高靈敏度和快速響應的各種智能傳感器尤爲重要。傳統傳感器通常檢測直接接觸中的信號,例如壓力傳感器、應變傳感器等。然而,直接接觸傳感不僅會帶來不可避免的機械磨損,還會限制其在更廣範圍例如在有毒或有害環境中應用。爲了克服這些缺點以滿足多樣的應用需求,柔性非接觸濕度傳感器成爲現有傳感器的一個重要補充,可作爲先進人機交互系統的新型控制方法。

  最近,中國科學院半導體研究所超晶格國家重點實驗室研究员沈国震课题组成功研制出一种柔性透明的高性能湿度传感器,该传感器基于MoO3納米片,采用低成本、簡便的溶液方法合成。所制備的濕度傳感器對外部相對濕度(RH)表現出出色的靈敏度,RH從0%變爲100%時電流變化了5個數量級。此外傳感器具有快速響應(<0.3 s)和恢複時間(<0.5 s),還表現出長期穩定性(> 1個月),並且具有很好的機械靈活性。同時,研究人員開發了一種可穿戴濕度分析系統,用于環境RH監測和非侵入性人體呼吸監測。此外,該濕度傳感器的遠程非接觸式交互式傳感特性被應用于非接觸式多級開關和柔性非接觸控制屏幕兩個人機交互系統中。

  該項工作爲基于氧化物納米材料的濕度傳感器在智能人機交互系統方面提供了巨大的應用前景和可行性工藝。該項工作得到國家自然科學基金和中科院前沿科學重點研究項目等支持。研究成果發表在Small (DOI: 10.1002/smll.201902801)期刊上。

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