基于压电势驱动场效应管的柔性可存储性电子皮肤的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51605034
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0512.微纳机械系统
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The target of this proposal is to achieve an information-storable E-skin based on piezopotential-powered field effect transistor (FET) and to investigate the working mechanism for the integrated system. In this proposal, transparent indium gallium zinc oxide (InGaZnO) with high mobility will be selected as the channel material for FET, while poly(vinylidenefluoride-co-trifluoroethylene) (P(VDF-TrFE)) assuming a stable piezoelectric crystalline (β-phase) at room temperature will be used as the main material for nanogenerator (NG). Through highly capacitive ion gel dielectrics ([EMIM]+[TFSI]-) coupling, the InGaZnO FET and NG will be integrated together to develop an information-storable sensor by introducing a grounding electrode through soft contact lamination. As the integrated system can be considered as two capacitors in series connection, the charges stored in FET electrical double layer (EDL) capacitor can be programmed/erased through applying/releasing the external strain for NG-capacitor. Notably, this is the first time to propose the model of memory programming/erasing through mechanical strains without any floating-gate charge trapping layer in the integrated system. Based on the proposed information-storable sensor, several applications will be demonstrated, including piezopotential-powered InGaZnO FET active matrix for strain mapping, electronic whisker with memory function and visual output of the stored information by integrating LEDs. This proposal is considered to compensate for the drawbacks that E-skin features only sensing properties but without any functions for information storage. Piezopotential powering for this information-storable sensor will also pave the way for future self-powered multifunctional E-skin.
本项目将研究利用纳米发电机压电势作为栅压驱动场效应管并开发具有存储功能的柔性电子皮肤阵列。该项目的研究可以弥补低能耗电子皮肤只有感应功能而不能存储信息的不足是开发未来无需任何外接电源就能有效地实现感应、存储和反馈的电子皮肤研究的先驱工作。本课题拟采用透明且具有高迁移率的铟镓锌氧化物(InGaZnO)作为场效应管的沟道材料,利用(P(VDF-TrFE))作为纳米发电机压电材料,借助离子液体中形成的双电层(EDL)将纳米发电机输出电压作为场效应管的栅压来对两器件进行耦合。同时,通过利用软触点叠压接地电极的易操作性,本课题将在无需增加任何悬浮栅电荷捕获结构的条件下实现该系统的耦合传感和存储功能。因为该耦合系统可看作是两个电容器的串联,所以场效应管电容中存储信号的编程/擦除过程只需要利用纳米发电机上外界应力的施加/释放就可以实现。基于此存储型传感器,本课题还将研究相应的示范化应用。

结项摘要

本项目利用纳米发电机压电势作为栅压驱动场效应管并实现了具有存储功能的柔性电子皮肤阵列。该项目的研究弥补了低能耗电子皮肤只有感应功能而不能存储信息的不足是开发未来无需任何外接电源就能有效地实现感应、存储和反馈的电子皮肤研究的先驱工作。本课题采用了透明且具有高迁移率的铟镓锌氧化物(InGaZnO)作为场效应管的沟道材料,利用(P(VDF-TrFE))作为纳米发电机压电材料,借助离子液体中形成的双电层(EDL)将纳米发电机输出电压作为场效应管的栅压来对两器件进行耦合。同时,通过利用软触点叠压接地电极的易操作性,本课题所开发的耦合器件可在无需增加任何悬浮栅电荷捕获结构的条件下实现该系统的耦合传感和存储功能。该耦合系统可看作是两个电容器的串联,对应场效应管电容中存储信号的编程/擦除过程可利用纳米发电机上外界应力的施加/释放可以实现。基于此存储型传感器,本课题还研究了相应的示范化应用。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
Piezotronic Effect Enhanced Plasmonic Photocatalysis by AuNPs/BaTiO3 Heterostructures
AuNPs/BaTiO3 异质结构的压电效应增强等离子体光催化
  • DOI:
    10.1002/adfm.201808737
  • 发表时间:
    2019-03-28
  • 期刊:
    ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    Xu, Shuya;Guo, Limin;Wang, Zhong Lin
  • 通讯作者:
    Wang, Zhong Lin
Piezotronic Graphene Artificial Sensory Synapse
压电石墨烯人工感觉突触
  • DOI:
    10.1002/adfm.201900959
  • 发表时间:
    2019-10-01
  • 期刊:
    ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    Chen, Youhui;Gao, Guoyun;Sun, Qijun
  • 通讯作者:
    Sun, Qijun
Coupled Ion-Gel Channel-Width Gating and Piezotronic Interface Gating in ZnO Nanowire Devices
ZnO 纳米线器件中的耦合离子凝胶通道宽度选通和压电界面选通
  • DOI:
    10.1002/adfm.201807837
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Advanced Functional Materials
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    Yang Xixi;Hu Guofeng;Gao Guoyun;Chen Xuanyu;Sun Juniu;Wan Bensong;Zhang Qian;Qin Shanshan;Zhang Wenliang;Pan Caofeng;Sun Qijun;Wang Zhong Lin
  • 通讯作者:
    Wang Zhong Lin
Hybrid piezo/triboelectric nanogenerator for highly efficient and stable rotation energy harvesting
用于高效稳定旋转能量收集的混合压电/摩擦纳米发电机
  • DOI:
    10.1016/j.nanoen.2018.12.062
  • 发表时间:
    2019-03-01
  • 期刊:
    NANO ENERGY
  • 影响因子:
    17.6
  • 作者:
    Zhao, Chunlin;Zhang, Qian;Wang, Zhong Lin
  • 通讯作者:
    Wang, Zhong Lin
Mechanosensation-Active Matrix Based on Direct-Contact Tribotronic Planar Graphene Transistor Array
基于直接接触摩擦电子平面石墨烯晶体管阵列的机械传感有源矩阵
  • DOI:
    10.1021/acsnano.8b04490
  • 发表时间:
    2018-09-01
  • 期刊:
    ACS NANO
  • 影响因子:
    17.1
  • 作者:
    Meng, Yanfang;Zhao, Junqing;Wang, Zhong Lin
  • 通讯作者:
    Wang, Zhong Lin

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孙其君的其他基金

基于压电势调制的人工神经传感突触的研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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