Author Affiliations
Abstract
School of Light Industry and Food Engineering, Guangxi University, Nanning 530004, People’s Republic of China
Rapid advancements in flexible electronics technology propel soft tactile sensing devices toward high-level biointegration, even attaining tactile perception capabilities surpassing human skin. However, the inherent mechanical mismatch resulting from deficient biomimetic mechanical properties of sensing materials poses a challenge to the application of wearable tactile sensing devices in human–machine interaction. Inspired by the innate biphasic structure of human subcutaneous tissue, this study discloses a skin-compliant wearable iontronic triboelectric gel via phase separation induced by competitive hydrogen bonding. Solvent-nonsolvent interactions are used to construct competitive hydrogen bonding systems to trigger phase separation, and the resulting soft-hard alternating phase-locked structure confers the iontronic triboelectric gel with Young's modulus (6.8–281.9 kPa) and high tensile properties (880%) compatible with human skin. The abundance of reactive hydroxyl groups gives the gel excellent tribopositive and self-adhesive properties (peel strength > 70 N m-1). The self-powered tactile sensing skin based on this gel maintains favorable interface and mechanical stability with the working object, which greatly ensures the high fidelity and reliability of soft tactile sensing signals. This strategy, enabling skin-compliant design and broad dynamic tunability of the mechanical properties of sensing materials, presents a universal platform for broad applications from soft robots to wearable electronics.
Nano-Micro Letters
2024, 16(1): 170
1 中国地质调查局昆明自然资源综合调查中心, 云南 昆明 650100 中国地质科学院岩溶地质研究所/自然资源部、 广西壮族自治区岩溶动力学重点实验室, 广西 桂林 541004
2 中国地质调查局昆明自然资源综合调查中心, 云南 昆明 650100
原子发射光谱法(AES)广泛应用于多目标地球化学调查、 生态地球化学评价和国际地球化学填图计划(IGCP259/360)等项目配套分析方法中Ag、 B、 Mo、 Sn等元素的测定工作。 以交流电弧粉末法为基础的载体蒸馏技术能够有效减小基体效应, 改善待测元素的分馏过程, 通过建立以Al2O3、 BaCO3、 K2S2O7、 NaF、 S、 Fe2O3、 [C2F4]n等为主要组份的载体蒸馏技术, 证实该载体缓冲剂能够很好地促使样品中待测元素发生氧化、 氟化及硫化反应。 通过调节一系列物理和化学反应, 提高待测元素的挥发程度, 减小样品基体元素的挥发, 改善了Ag、 B、 Ge、 Mo、 Sn等元素的蒸发过程。 扫描电镜(SEM)显示载体缓冲剂与样品的主量元素在高温电弧中形成复合盐固熔体, 能够吸收CaO、 SiO等基体氧化物, 抑制其对待测组分的干扰, 缓冲剂中载体各组分之间相互协同促进各元素在杯状石墨电极中的反应, 蒸发曲线表明载体缓冲剂能够有效控制各元素的蒸发过程, 整个弧焰区域也处于热力学平衡状态, 在30 s内各待测组分基本蒸发完毕, 而且控制激发电流能够提高信噪比, 降低检出限。 在此基础上建立新的AES-7200型直读发射光谱仪快速测定地球化学样品中Ag、 B、 Ge、 Mo、 Sn等元素的单电极载体蒸馏法, 待测元素标准曲线均具有良好的线性关系, 其相关系数为0.997 21~0.99937, 方法检出限Ag 0.008 μg·g-1、 B 0.646 μg·g-1、 Mo 0.160 μg·g-1、 Sn 0.129 μg·g-1, 精密度(RSD%): 2.27~10.0, 准确度(Δ|logC|)<0.1。 通过大量水系沉积物、 土壤和岩石类样品分析验证试验, 单电极载体蒸馏法能够提高待测元素检测的灵敏度和分析结果的准确度, 并且适用于复杂的碳酸盐、 含氧化铁和结合水较高的硅酸盐类区域地球化学勘查样品的分析, 可以满足不同区域地球化学调查和生态地球化学评价的需要。
载体缓冲剂 单电极载体蒸馏法 发射光谱 区域地球化学 Carrier buffer Single-electrode carrier distillation Atomic emission spectrum Regional geochemistry 光谱学与光谱分析
2023, 43(7): 2132
1 华中科技大学智能制造装备与技术全国重点实验室,湖北 武汉 430074
2 湖北光谷实验室,湖北 武汉 430074
光刻热点检测是实现集成电路可制造性设计,保障集成电路芯片最终良率的关键。鉴于传统基于深度学习的光刻热点检测方法难以满足先进集成电路制造对检测精度的要求,提出了一种基于改进Yolov5s的检测算法,用于光刻版图热点缺陷的精确检测。通过将坐标注意力机制引入骨干网络,提高了Yolov5s模型对版图图形区域的关注度,进而极大地改善了基于Yolov5s的检测算法的光刻热点检测性能。与此同时,采用Sigmoid线性单元激活函数进一步完善整个神经网络的非线性表达,利用Scylla交并比损失函数更快速地定量评估边界框回归损失,提高了热点检测算法的收敛速度和精度。将ICCAD(The International Conference on Computer-Aided Design)2012竞赛基准、经光学邻近校正优化后的光刻图形作为数据集对所提算法开展性能测试实验,验证了热点检测算法的优异检测精度。实验结果表明,该算法的平均准确率、平均召回率、平均F1-score和均值平均精度分别达到97.7%、98.0%、97.8%和98.4%,显著优于其他光刻热点检测算法,展示了良好的应用前景。
光刻热点检测 改进Yolov5s 检测精度 坐标注意力机制 Sigmoid线性单元激活函数 Scylla交并比损失函数 激光与光电子学进展
2023, 60(24): 2422001
1 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室,重庆 400044
2 重庆大学工业CT无损检测教育部工程研究中心,重庆 400044
3 重庆工商职业学院电子信息工程学院,重庆 400032
X射线荧光CT(XFCT)是X射线CT与X射线荧光分析相结合的新型成像方式,可用于探测被修饰后的纳米金颗粒在肿瘤内部的分布及质量分数,在早期癌症诊疗方面具有较好的应用潜力。如何抑制XFCT成像的康普顿散射噪声是当前的热点问题。本文基于深度学习方法,通过卷积神经网络学习图像中的噪声分布规律,从而抑制噪声。基于此,提出了一种基于噪声水平估计和卷积神经网络的XFCT去噪网络(NeCNN)算法,该算法运用噪声估计子网络及去噪主网络进行去噪。估计子网络通过去噪卷积神经网络(DnCNN)估计噪声水平并初步降噪,随后将估计结果输入去噪主网络——全卷积神经网络(FCN)用于学习康普顿散射的分布规律,同时为兼顾局部与全局最优解采用均方误差(MSE)及结构相似度(SSIM)作为损失函数。数据集通过Geant4软件模拟扫描填充各种金属纳米颗粒(Au、Bi、Ru、Gd)的空气模体及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)模体来获取,且设置不同入射X射线的强度,以此模拟不同噪声水平,增强模型泛化能力。实验结果表明,与三维块匹配滤波(BM3D)及DnCNN算法相比,NeCNN算法的去噪结果最优,其SSIM为0.95066,峰值信噪比(PSNR)为29.01558,图像质量提高最为显著。
X射线荧光CT 康普顿散射 噪声估计 NeCNN算法 光学学报
2023, 43(20): 2034001
强激光与粒子束
2023, 35(7): 071007
南京大学现代工程与应用科学学院,江苏 南京 210033
超表面是由亚波长尺度的人工原子组成的二维平面超材料,具有操纵电磁波属性的能力。超表面领域的快速发展催生了多种技术/功能器件,包括超表面全息术、矢量涡旋光技术、超透镜、偏振转换器等。主动性超表面是指可以通过电、磁、光照、热、应力等外部刺激对超表面的结构、性质和功能进行灵活调控的超表面。近年来,人们一直致力于研究基于多种调控技术的多功能可调谐超表面,从而实现动态调控电磁波的目的。本文归纳总结了基于多种调控方法的可调谐超表面的研究进展,主要包括基于液晶的可调谐超表面、基于相变材料的可调谐超表面和结构可重构型可调谐超表面,并讨论了不同类型可调谐超表面的优势、面临的挑战以及未来的发展方向。
光学设计 超表面 可调性 液晶 相变材料 微纳光子学
红外与激光工程
2022, 51(6): 20210879
1 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室,重庆 400044
2 中国工程物理研究院核物理与化学研究所,四川 绵阳 621900
3 清华大学工程物理系,北京 100084
基于23×23阵列GAGG(Ce)探测器以及行/列读出电路设计并研制了适用于核退役场景的康普顿相机系统,探测器由阵列式掺铈钆铝镓石榴石[GAGG(Ce))耦合硅光电倍增管(Si-PM)而成;开发了基于GPU加速的SOE(subset-driven origin ensemble iteration)算法,用于加速重建过程。完成研制后,评估了探测器及系统性能:探测器性能方面,所研制相机的能量分辨率为6%±0.6%@662 keV(半峰全宽),位置分辨率为2.2 mm,探测器能量线性度良好(线性拟合优度R2=0.991);成像性能方面,对于活度为1.11×107 Bq的137Cs点源,将其放置在成像系统正前方3.4 m处的初步成像时间仅需20 s,成像系统角分辨率为7°@JND(just noticeable difference)。最后针对应用场景进行了模拟,结果表明:本文研制的康普顿相机可在π视场范围内同时对多个放射源进行成像定位,可用于核退役放射性测量过程,减少作业人员受照剂量。
成像系统 核退役 放射性测量 康普顿相机 掺铈钆铝镓石榴石 光学学报
2022, 42(24): 2411002
柔性显示以其轻薄、不易破坏、可弯折的特点受到消费领域的关注,最近几年柔性产品从初期的边缘弯曲手机发展到可折叠手机,目前折叠AMOLED显示屏已成为高端移动手机终端产品的标志。显示器件从刚性发展到折叠离不开材料科技的进步,聚酰亚胺材料的发展有效推动了显示形态的创新。柔性基板和柔性盖板是聚酰亚胺在折叠AMOLED显示中最重要的应用。本文介绍了柔性AMOLED用的基板材料基本性能,如耐高温、低膨胀、高平整、可分离,同时介绍了针对可折叠柔性盖板材料需要的基本性能,如高透明、抗冲击、耐蠕变、可弯折。本文基于京东方在折叠显示开发过程中的经历,综述了聚酰亚胺材料在柔性基板和柔性盖板两个关键资材方面的发展历程及工业化应用情况,并对聚酰亚胺材料的未来发展方向进行了展望。
折叠显示 有机发光二极管 聚酰亚胺 柔性基板 柔性盖板 foldable display OLED polyimide flexible substrate flexible cover