传感器在皮肤;单晶钙钛矿制造;锂金属电解液。
画上皮肤传感器
休斯顿大学的研究人员和芝加哥大学创建了一个钢笔画多功能传感器和电路直接在皮肤上。
这些“drawn-on-skin电子”旨在提供更精确的健康数据,免费的工件可穿戴设备和柔性电子补丁。当传感器不精确引起的皮肤,这些工件可能会导致不正确的心阅读或温度的读数。
“这是应用像使用笔写在一张纸上,“Cunjiang Yu说,休斯顿大学的机械工程的副教授。“我们准备几个电子材料,然后使用笔给他们。出来,它是液体。但就像墨水在纸上,它很快就干。”
一种新形式的电子称为“drawn-on-skin电子”允许多功能传感器和电路是在皮肤上墨水笔。(来源:休斯顿大学)
drawn-on-skin电子可以定制收集不同类型的信息,和Yu表示,它预计将在不可能的情况下特别有用尖端设备的访问。
drawn-on-skin电子是由三个墨水,作为导体、半导体和绝缘体。“电子油墨,包括导体、半导体和电介质,是按需自由的方式来开发设备,如晶体管、压力传感器、温度传感器、加热器,皮肤水分传感器,和电生理传感器,”研究人员写道。
电子能够跟踪肌肉信号,心率,温度和皮肤水合作用,其他物理数据,他说。研究人员还报告说,drawn-on-skin电子已经证明能够加速伤口的愈合。
单晶钙钛矿制造
加州大学圣地亚哥分校的研究人员,德州农工大学,洛斯阿拉莫斯国家实验室、清华大学和深圳大学发现了一种制造灵活单晶钙钛矿薄膜。比标准多晶太阳能电池中使用钛矿和光学设备,单晶薄膜显示更少的缺陷,提高效率,增强稳定性。
“我们的目标是克服挑战实现单晶钙钛矿设备”,说浴Lei,加州大学圣地亚哥分校纳米工程研究生。“我们的方法是第一个能够精确地控制单晶的生长和制造设备效率高。该方法不需要花哨的设备或技术——整个过程是基于传统半导体制造,进一步表明其兼容性与现有工业程序。”
“现代电子产品如手机、电脑、和卫星都是基于单晶薄膜的材料如硅、氮化镓、砷化镓,”徐说盛,加州大学圣地亚哥分校教授。“单一晶体缺陷较少,因此更好的电子传输性能,比多晶体。这些材料必须在薄膜与其他组件的集成的设备,一体化进程应该是可伸缩的,低成本,理想情况下兼容现有的工业标准。与钙钛矿是一个挑战。”
团队能够使用标准的光刻过程通过添加聚合物保护层的钙钛矿接着干蚀刻在制造保护层。在新研究中,研究人员能够控制单晶的钙钛矿的增长水平,设计一个光刻掩模图案,允许控制横向和垂直维度。
使用光刻技术,团队蚀刻掩模图形的混合基质钙钛矿大量晶体。面具模式控制钙钛矿在单晶的生长在横向和垂直维度。
在转移过程中单晶钙钛矿薄膜。(来源:浴Lei /加州大学圣地亚哥分校)
然后单晶层剥落结晶基底和大部分转移到任意基质,同时保持其形式和粘附基质。铅锡混合物逐渐改变成分应用于增长的解决方案,创造一个连续级配电子能带的单晶薄膜。
方法允许研究人员制造单晶薄膜,5.5厘米,5.5厘米正方形,同时控制单晶钙钛矿的厚度从600纳米到100微米。
“进一步简化了制造工艺,提高收益率是紧急的问题我们正在转移,”徐说。“或者,如果我们可以替换模式与功能载体传输层面具,以避免转移步骤,整个制造产量可以很大程度上提高。”
锂金属电解液
来自劳伦斯伯克利国家实验室和卡内基梅隆大学的研究人员建立了一个柔软的固态电解质锂金属电池,防止树突的形成。
树突是薄,金属胡须可以穿透电池的电解质和导致短路或火灾。高容量锂金属电池是有前途的,但它们容易树突的形成。固体电解质进行了调查,停止树突,但没有阻止形成首先,微小的裂缝形成和传播的电解液。
相反,研究人员开发了一种新的软、固体电解质是由聚合物和陶瓷。新材料能够抑制树突在早期的成核阶段,之前他们可以传播,导致电池失败。
“我们dendrite-suppressing技术对电池行业具有激动人心的影响,”布雷特·赫尔姆斯说,一个科学家在伯克利实验室的分子铸造。”,电池制造商可以生产更安全的锂金属电池的高能量密度和长循环寿命。”
关键的设计这些新的软,固态电解质是内在的使用软聚合物微孔性,或者,pim的毛孔充满了纳米陶瓷颗粒。因为电解质仍然是一个灵活的、柔软的、固体材料,电池制造商将能够制造卷与电解质作为锂箔层压板阳极和电池之间的分隔符。这些锂电极附属或LESAs,替代了传统的石墨阳极,允许电池制造商使用他们现有的装配线,赫尔姆斯说。
团队使用x射线在伯克利实验室的先进光源之间的接口创建3 d图像锂金属和电解质,并可视化锂电镀和剥离长达16个小时在高电流。观察持续平稳增长的锂新PIM复合电解质在场时,在界面显示没有树突的早期阶段增长的迹象。
“2017年,传统智慧时,你需要一个艰难的电解液,我们提出一个新的树突抑制机制可能是柔软的固态电解质,”合著者Venkat Viswanathan说,机械工程和教员的副教授斯科特卡内基梅隆大学研究所能源创新。“这是神奇的找到与PIM复合材料实现这种方法。”
一个受奖者根据arpa - e离子计划,24 m技术,集成这些材料成更大的格式电池电动汽车和电动垂直起飞和降落的飞机。
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