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Flexible and transparent triboelectric nanogenerator based on high performance well-ordered porous PDMS dielectric film

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Nano Research 2016年第12期9卷 3714-3724页

作者： Xianming He Xiaojing Mu Quan Wen Zhiyu Wen Jun Yang Chenguo Hu haofei shi Department of Applied Physics Chongqing University Chongqing 400044 China Key Laboratory of Fundamental Science of Micro/Nano-Device and System Technology Chongqing University Chongqing 400044 China Microsystem Research Center Chongqing University Chongqing 400044 China Key Laboratory of Multi-Scale Manufacturing Technology Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology Chinese Academy of Sciences Chongqing 400714 China

A flexible and transparent triboelectric nanogenerator （FT-TENG） has great potential for application in self-powered biosensor systems, electronic skin and wearable electronic devices. However, improving the output performance with little damage to its optical properties is challenging. Herein, we have developed an FT-TENG that has a well-ordered nest-like porous polydimethylsiloxane （NP-PDMS） film and graphene transparent electrodes. The NP-PDMS film with ordered pores is fabricated by hydrochloric acid etching of 500 nm sized ZnO spheres made of aggregated nanoparticles, having a light transmittance of 81.8% and a water contact angle of 118.62°. The FT-TENG based on the NP-PDMS film with a porosity of 12%, gives a maximum output of 271 V and 7.8 μA, which are respectively, 3.7 and 2.1-fold of those of a TENG with a flat PDMS film. The peak output power reaches 0.39 mW with a load resistance of 9.01 MΩ. The dielectric constant and effective thickness of the NP-PDMS film and the capacitance and charge transfer of the FT-TENG are systematically investigated. This work provides a novel and effective method to enhance the performance of FT-TENGs with little damage to their optical properties.

关键词： porouspolydimethylsiloxane（PDMS） surface charge density nanogenerator flexibility transparent electrode

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硅基热电子短波红外探测技术(封面文章·特邀)

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红外与激光工程 2024年第4期53卷 1-22页

作者：文鑫皓贾瑀于乐泳邵丽陈惠霞朝杰汤林龙史浩飞重庆邮电大学光电工程学院重庆400065 中国科学院重庆绿色智能技术研究院微纳制造与系统集成研究中心重庆400714

短波红外具有穿透烟雾的特性,可在低光照环境或恶劣天气条件下成像,在军事、安防、环境监测等多个领域展现出重要应用价值。硅基热电子短波红外探测技术因具备与CMOS半导体工艺兼容、响应波段灵活可调等独特优势,已成为当前研究的热点... 详细信息

短波红外具有穿透烟雾的特性,可在低光照环境或恶劣天气条件下成像,在军事、安防、环境监测等多个领域展现出重要应用价值。硅基热电子短波红外探测技术因具备与CMOS半导体工艺兼容、响应波段灵活可调等独特优势,已成为当前研究的热点。文中系统地回顾了该领域的国内外研究进展,剖析了与光电转换效率密切相关的热电子产生、传输与注入等物理过程中的能量损耗机制。在此基础上,总结了针对性的改进策略,包括通过光学吸收增强和热损耗抑制来增加热电子的产生效率;通过精确调控热电子的初始位置、能量、动量分布及自由程来优化其传输过程;以及利用肖特基结和界面调控等技术来提高热电子的注入概率。此外,文中还讨论了暗电流的抑制方法,以期提升探测器的整体性能。最后,展望了硅基热电子红外光电探测器未来的发展方向。

关键词：短波红外热电子探测器肖特基结

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基于ADAMS二次开发的六维加速度感知机构的性能优化

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传感器与微系统 2024年第5期43卷 11-14页

作者：史浩飞尤晶晶王澍声张显崔柳南京林业大学机械电子工程学院江苏南京210037 南京航空航天大学江苏省精密与微细制造技术重点实验室江苏南京210016

构建了六维加速度感知机构的二次开发系统,可实现不同构型和不同尺寸间的转换。给出了基频和灵敏度的计算结果,并以灵敏度为主要性能指标,提出了9-3、12-6和6-6构型的一种参数优化方法。结果显示:6-6构型的线加速度灵敏度和角加速度灵... 详细信息

构建了六维加速度感知机构的二次开发系统,可实现不同构型和不同尺寸间的转换。给出了基频和灵敏度的计算结果,并以灵敏度为主要性能指标,提出了9-3、12-6和6-6构型的一种参数优化方法。结果显示:6-6构型的线加速度灵敏度和角加速度灵敏度分别提升了2.4倍和4.1倍;9-3构型、12-6构型的线加速度灵敏度均提升了2.4倍,角加速度灵敏度均提升了3.6倍。

关键词：六维加速度传感器感知机构二次开发基频灵敏度

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Mass Production Technology of Graphene Film and Its Applications in Opto-electronics Devices

Mass Production Technology of Graphene Film and Its Applicat...

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第二届海峡两岸功能材料科技与产业峰会（2015）

作者： haofei shi

Mass production of large area graphene film is of great significant for various graphene applications. Here I will introduce the recent progress of large area graphene production technology at Chongqing Graphene Tech. Co.,Ltd. and CIGIT,Chinese Academy of Sciences. The application of graphene film in touch panel,OLED and solar cell will be presented in details,and the opportunities and challenges toward the commercialization will be discussed.

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来源： cnki会议评论

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Graphene Film in Flexible Electronics Devices as Transparent Electrode

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功能材料信息 2016年第5期13卷 61-61页

作者： haofei shi Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology Chinese Academy of Sciences

Graphene has excellent optical and electricproperties,which make it a good candidate fortransparent electrode Moreover,its flexibility isvery good for flexible electronics applications.HereI'd like to introduce the detailed technique of mak-ing flexible graphene touch sensor and displays,and further show its potential application in the flexi-ble devices.

关键词：英语阅读理解复合材料

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微纳结构增强型红外探测器研究进展(特邀)

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红外与激光工程 2022年第1期51卷 111-126页

作者：朱鹏肖磊孙泰史浩飞中国科学院重庆绿色智能技术研究院微纳制造与系统集成中心重庆400714

红外探测器在军事侦查、遥感、通信、精确制导和航空航天等领域发挥着关键作用,受到世界各国长期关注,具有重要的研究价值和应用前景。微纳结构与传统半导体探测器集成后能够有效提高光子耦合效率和等效光程,突破传统体材料的吸收极限,... 详细信息

红外探测器在军事侦查、遥感、通信、精确制导和航空航天等领域发挥着关键作用,受到世界各国长期关注,具有重要的研究价值和应用前景。微纳结构与传统半导体探测器集成后能够有效提高光子耦合效率和等效光程,突破传统体材料的吸收极限,提高光电器件的量子效率并降低器件的暗电流,为高性能红外探测器的研究提供了全新的技术手段。文中围绕近年来各种不同类型的微纳结构增强型红外探测器的研究展开综述。首先,介绍了微纳结构增强型红外探测器的基本原理,根据微纳结构的材料和功能不同,进行了分类和对比;其次,分别从介质型、表面金属型和三维等离子腔型等方面对微纳结构在红外探测器上的研究进展进行了阐述;最后,对基于微纳结构增强型红外探器的发展趋势进行了总结和展望。

关键词：红外探测微纳结构光子捕获局域增强等离子体激元

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并联式六维加速度感知机构的操作性能研究进展

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光学精密工程 2023年第19期31卷 2867-2883页

作者：尤晶晶史浩飞张显南京林业大学机械电子工程学院江苏南京210037

六维加速度感知在机器人、航空航天、超精密加工等领域均具有迫切的应用需求,已成为高端装备向“超精尖”发展的一项核心技术。并联式六维加速度传感器具有结构紧凑、动力学解耦精度高等突出优势,其测量性能与感知机构的操作性能有关。... 详细信息

六维加速度感知在机器人、航空航天、超精密加工等领域均具有迫切的应用需求,已成为高端装备向“超精尖”发展的一项核心技术。并联式六维加速度传感器具有结构紧凑、动力学解耦精度高等突出优势,其测量性能与感知机构的操作性能有关。从工作机理的角度,阐述了并联式六维加速度感知机构与并联机器人、并联式六维力感知机构之间的差异。从数学和力学的角度,系统阐释了并联式六维加速度感知机构的静刚度、奇异性、基频共振和故障修复四项操作性能的表征和优化方法,并剖析了现有方法尚不具备自适应性的原因。接着,阐明六维加速度标定平台的必要性和基本要求,并分析了四种原理方案的优缺点。最后,指出挖掘感知机构“性能-结构-激励”三者之间的内在联系,并突破几何/拓扑结构的重构、标定平台的设计和优化这些关键问题,有助于充分发挥并联式六维加速度感知机构的性能优势。

关键词：六维加速度传感器并联机构静刚度奇异性基频共振故障修复

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并联式六维加速度感知机构的最大工作频率

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传感技术学报 2022年第4期35卷 480-485页

作者：史浩飞尤晶晶陈华鑫南京林业大学机械电子工程学院江苏南京210037 南京航空航天大学江苏省精密与微细制造技术重点实验室江苏南京210016

工作频率是加速度感知机构性能的重要衡量指标之一。由于多输入多输出量之间的强非线性耦合,并联式六维加速度感知机构的最大工作频率目前尚未确定。首先,以12-4构型的并联式六维加速度感知机构为例,基于第二类Lagrange方程建立了系统... 详细信息

工作频率是加速度感知机构性能的重要衡量指标之一。由于多输入多输出量之间的强非线性耦合,并联式六维加速度感知机构的最大工作频率目前尚未确定。首先,以12-4构型的并联式六维加速度感知机构为例,基于第二类Lagrange方程建立了系统的基频模型,推导出质量矩阵、刚度矩阵的表达式。然后,利用Householder法和单步QR法求解了振型方程的特征值问题。接着,通过虚拟试验进行了算例验证,证明了上述模型的正确性。最后,基于影响感知机构基频的两个重要因素(质量块的质量和支链的刚度),利用线性拟合和线性包络理论,揭示了9-3、12-6和12-4三种构型的并联式六维加速度感知机构的基频与最大工作频率之间满足的线性映射关系。

关键词：感知机构工作频率包络理论六维加速度机械振动

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并联式六维加速度感知机构的三支链故障自修复

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机械设计 2023年第S2期40卷 33-37页

作者：尤晶晶陆祎萌张显史浩飞陈华鑫南京林业大学机械电子工程学院江苏南京210037 南京林业大学经济管理学院江苏淮安223023

针对六维加速度感知机构在部分输出信号失真时动力学解耦算法完全失效的问题,通过挖掘传感器输出量之间固有的协调关系,提出了一种适用于并联式六维加速度感知机构三支链故障的自诊断、自修复算法。首先,基于感知机构内部冗余支链的变... 详细信息

针对六维加速度感知机构在部分输出信号失真时动力学解耦算法完全失效的问题,通过挖掘传感器输出量之间固有的协调关系,提出了一种适用于并联式六维加速度感知机构三支链故障的自诊断、自修复算法。首先,基于感知机构内部冗余支链的变形协调条件,推导出了6个电荷协调方程,并构造了一种正六边形的协调闭链结构。其次,引入“消去原则”,并运用数形结合的思想,基于上述协调闭链,提出了一种故障自修复算法,可修复196种三支链故障,自修复率高达89%。最后,进行了虚拟样机试验。结果显示:采用自修复算法后,并联式六维加速度感知机构的综合解耦误差减小了43.04%,且满足实时性要求,由此验证了所提算法的有效性、可行性。

关键词：六维加速度传感器并联机构运动学动力学故障修复解耦

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六维加速度传感器标定平台的设计与仿真研究

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传感器与微系统 2023年第1期42卷 50-54页

作者：史浩飞尤晶晶王林康陈华鑫唐子凯南京林业大学机械电子工程学院江苏南京210037 江苏省精密与微细制造技术重点实验室江苏南京210016

针对现有的多维运动平台无法满足六维加速度传感器标定要求的问题,设计了一种能够输出4种运动模式的六维标定平台。建立了该标定平台的虚拟样机,并通过仿真实验,分析了4种典型构型的六维加速度传感器在不同标定模式下的输入-输出关系。... 详细信息

针对现有的多维运动平台无法满足六维加速度传感器标定要求的问题,设计了一种能够输出4种运动模式的六维标定平台。建立了该标定平台的虚拟样机,并通过仿真实验,分析了4种典型构型的六维加速度传感器在不同标定模式下的输入-输出关系。实验结果与传感器系统正向动力学的理论计算值一致,验证了标定平台的有效性,为后续解耦算法的优化奠定了理论基础。运用VB和SolidWorks软件开发了标定平台三维模型的二次开发系统,确保了标定平台能够在4种运动模式之间进行快速切换,并实现自动仿真,提高了模型的开发效率。

关键词：六维加速度传感器标定平台二次开发运动仿真

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