【所属领域】
智能制造
【痛点问题】
新型传感器件向柔性化、微型化、集成化、智能化方向发展,将引领智慧医疗、可穿戴设备、人机交互、无人系统等领域的发展,引发新一轮科技革命和产业升级。面临的重大挑战是场景化的柔性传感器功能与系统设计、大面积柔性基板上高效高精制造与封装。
【成果介绍】
多功能柔性传感器创新成果包括:
1)多模态柔性传感新原理,实现柔性智能蒙皮≥5个功能,功能可编程和排列组合,应用于机器人触觉、飞行器态势感知、健康医疗监测、人机交互系统等;
2)开发了超薄柔性传感制备工艺,实现了最小厚度≤5μm的传感器,包括应变、温度、热膜、振动、压力传感器等,应用于风洞试验、飞行器状态感知等;
3)开发了柔性智能传感器和柔性智能蒙皮系统,集成机器学习等技术,实现数据处理和显示;产品已经应用于上飞、华为、航天三院/九院、中航工业、中国空气动力研究与发展中心、中国电科等。
4)搭建了柔性智能传感器生产流程所需装备,自主研制了柔性电子制造装备,包括激光剥离装备、激光直写装备、巨量转移装备、电流体喷印装备、电流体光刻机、曲面电子共形制造装备等系列化设备;
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图1 传感器单品图片
(压电、晶体管、电容、电阻、热膜、热流等)
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图2 柔性智能感知阵列系统(iFlexSense)
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图3 全天候无线人机交互系统
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图4 柔性智能蒙皮:通信+感知+隐身+变形
【技术优势】
主要优势体现在“薄、大、精、伸、智”:
1)超薄化,实现最小厚度≤5μm的柔性传感器件;
2)大面积,可实现≥500mm×500mm柔性传感阵列制造与集成;
3)高精度,单个蒙皮可以集成压力/温度/热流/热膜剪应力等多种高精度传感功能;
4)可拉伸,可以拉伸超过50%的变形;
5)智能化,可以集成机器学习等技术。大面积多功能柔性智能传感阵列设计与制造技术优势明显,且项目组具有完全自主知识产权,具有更广阔的市场应用前景。
【性能指标】
从下表可以看出,提出的大面积多功能柔性智能传感阵列技术与装备,整体技术达到国际先进水平,主要技术指标达到或超过同类气动测量技术先进水平。
表1大面积多功能柔性智能传感阵列技术性能指标综合比较
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【资质荣誉】
2017年湖北省自然科学一等奖
2021年湖北省技术发明一等奖
2019年陕西省科学技术一等奖
2020年腾讯“科学探索奖”
2014年/2018年瑞士日内瓦国际发明金奖/特别金奖
【技术成熟度】
已有样品/样机。
【产业化应用】
在国际上率先开发了多功能柔性传感器件与相关装备,目前已广泛应用于飞行器智能蒙皮、机器人电子皮肤等。
1)在飞行器智能蒙皮方面,与中国空气动力研究与发展中心、中航工业气动院合作开展飞行器高性能风洞试验,进行了大飞机尾翼风洞试验、高超风洞试验、低温风洞试验。
2)在大面柔性传感方面,与上飞合作开展蒙皮拉形过程应变监测。
3)在高性能柔性传感方面,与华为合作开展柔性屏监测;
4)机器人电子皮肤与触觉系统,用于工业抓取、机器人测血压与中医诊断;
5)人机交互,实现手势识别、面部表情识别、无声语音系统等。
应用前景
柔性电子(传感)具有良好的柔韧性、延展性,可以自由弯曲甚至折叠,可以根据应用场景任意布置,在医疗、显示、国防、物联网等领域具有广泛应用前景,预计到2025年市场规模可达 3049.4亿美元,我国市场占全球市场的五分之一。
具体典型应用领域与产业包括:
1)可应用于可穿戴电子设备;2)移动医疗与健康诊断;3)智能家居;4)汽车智能座舱;5)机器人皮肤与触觉;6)人机交互与元宇宙;7)飞行器结构监测与态势感知等领域。
知识产权
该成果包括多项已授权中国发明专利和国际专利。
合作方式
专利许可、专利转让、作价入股、技术开发、面谈等。
【联系方式】
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CG24014