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中科院微电子所在纳米森林柔性湿度传感器及其创新应用研究方面取得新进展

时间:2024-04-19 06:00:24 作者:中科院微电子所 阅读:
团队开发了一种基于碳量子点@纳米森林复合结构的新型湿敏材料,利用纳米森林的高孔隙率和超亲水特点,及其与柔性基底可兼容制备和晶圆级制备特点,成功研发出一种新型的高性能柔性湿度传感器和传感器阵列。
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近日,中科院微电子所健康电子中心黄成军研究员和毛海央研究员团队在纳米森林柔性湿度传感器方向取得新进展。

现有湿度传感器在低湿条件下存在灵敏度低的问题,难以满足高精度检测要求。团队开发了一种基于碳量子点@纳米森林复合结构的新型湿敏材料,利用纳米森林的高孔隙率和超亲水特点,及其与柔性基底可兼容制备和晶圆级制备特点,成功研发出一种新型的高性能柔性湿度传感器和传感器阵列。同基于PI湿敏材料或基于纳米森林湿敏材料的柔性湿度传感器相比,该新型传感器显着提升了湿度检测灵敏度,尤其在低湿条件下,其灵敏度提高了4.3倍。团队还探索了该新型柔性湿度传感器和传感器阵列在高精度环境湿度监测、皮肤湿度检测、指尖接近探测、植物叶片蒸腾作用检测等多种场景下的应用,展现了其广阔的应用潜力,为智能可穿戴设备和环境监测等技术领域的发展提供了一种新的技术方案。

基于该研究成果的论文“A highly sensitive flexible humidity sensor based on a wafer-level composite material of carbon-quantum-dots@nanofiber clusters”近期发表在国际著名期刊Sensors and Actuators B: Chemical上(DOI: 10.1016/j.snb.2024.135493),微电子所博士研究生赵越芳为该文章的第一作者,毛海央研究员为该文章的通讯作者。

该项研究得到了国家自然科学基金、广东省重点领域研发计划和中国科学院青促会项目支持。

近年来,课题组在相关项目的支持下围绕纳米森林传感器开展了大量研究,相关成果先后发表在ACS Sensors (2020), Sensors and Actuators B: Chemical (2020), Advanced Functional Materials (2021), IEEE Electron Device Letters(2021/2022), Microsystems & Nanoengineering (2022), ACS Applied Materials & Interfaces(2023)等传感器领域知名的国际期刊上,硕士研究生刘凤宇针对纳米森林湿度传感器在无声语音检测方向的研究工作在IEEE MEMS 2024 国际学术会议上荣获优秀学生口头报告奖。

图1:高性能柔性湿度传感器在不同场景中的应用演示

图2:学生在IEEE MEMS 2024国际学术会议中获优秀口头报告奖

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