1 南京邮电大学 集成电路科学与工程学院, 南京 210023
2 南京邮电大学 射频集成与微组装技术国家地方联合工程实验室, 南京 210023
应用日益广泛的可穿戴设备要求其中的传感器件可拉伸、可弯曲，因此柔性传感器已受到人们的重视。文章对柔性压力传感器的微结构、材料、制备工艺等方面进行了综述，重点总结了现阶段柔性传感器所采用的各种结构，比较了天然微结构、仿生表面微结构、多孔结构、多级结构、多层结构柔性压力传感器的重要性能。介绍了目前常用的柔性基底材料和导电活性材料，对比了光刻技术、3D打印等制造工艺的优缺点，对柔性压力传感器的未来研究方向进行了展望。文章对相关柔性器件的研究具有较高的理论价值和工程参考意义。
柔性压力传感器 微结构 柔性基底材料 3D打印 flexible pressure sensor microstructure flexible substrate material 3D printing
1 南京邮电大学 电子与光学工程学院，江苏 南京 210023
2 南京邮电大学 集成电路科学与工程学院，江苏 南京 210023
3 南京邮电大学 射频集成与微组装技术国家地方联合工程实验室，江苏 南京 210023
一维手性软光子晶体胆甾相液晶（CLC）在防伪标签、纳米激光器和传感等领域具有广泛的应用。本文采用多步图案化紫外固化方法并结合清洗-重填工艺，实现了多色的柔性自支撑CLC薄膜反射器件。采用标签打印机打印PET图案作为掩膜版，对可聚合的CLC材料进行紫外固化，得到图案化的柔性自支撑CLC薄膜反射器件。在此基础上，将非固化区域的液晶材料洗去并重新填充不同手性剂含量的CLC，再次图案化紫外曝光，即可实现多色的柔性自支撑CLC薄膜反射器件。研究了不同入射角、弯曲曲率半径和温度对反射器件光学性能的影响。实验结果表明，采用上述方法制备的多色可自支撑反射器件具有良好的柔性，不同曲率半径下的布拉格反射中心波长基本不变。随着温度升高，布拉格反射中心波长红移，且具有良好的线性度。多色的可自支撑柔性薄膜反射器件可拓展CLC在显示、传感、激光防护和微纳光学等领域的进一步应用。
胆甾相液晶 布拉格反射 多色自支撑柔性薄膜 光学器件 cholesteric liquid crystal bragg reflection free standing flexible film optical devices
1 南京邮电大学 集成电路科学与工程学院，江苏 南京 210023
2 南京邮电大学 射频集成与微组装技术国家地方联合工程实验室，江苏 南京 210023
3 南京邮电大学 电子与光学工程学院，江苏 南京 210023
液晶材料在微波频段具有良好的调制特性，在微波可调谐器件领域具有巨大的应用潜力。本文针对液晶材料微波介电常数的测量需求，提出了一种基于人工局域表面等离激元谐振的传感器。通过设计环形谐振器结构，在sub-6 GHz频段形成局域表面等离激元窄带谐振峰。通过给液晶施加外加电场，能够实现对液晶介电常数的调控。通过谐振频点位置的拟合，能够得到对应的液晶的介电常数大小，从而实现液晶材料在微波频段的介电常数的测量。本文研究了不同液晶层厚度、不同液晶介电常数对人工局域表面等离激元谐振频点的影响。随着液晶层厚度增加或者液晶介电常数的减小，谐振频点f1和f2都逐渐增大。当液晶层厚度大于或等于0.5 mm时，谐振频点f1和f2随介电常数的变化具有良好的线性度，且具有高灵敏度（>400 MHz/Δε），远大于基于目前报道的其他形式介电常数传感器。同时，本传感器结构可以在液晶层上下施加电场，从而实现在不同外加电场作用下液晶材料微波介电常数的测量，在液晶微波特性研究领域具有应用潜力。
液晶 微波介电常数 传感器 人工局域表面等离激元 liquid crystals microwave dielectric constant sensor spoof localized surface plasmon
1 南京邮电大学电子与光学工程学院、微电子学院，江苏 南京 210023
2 南京邮电大学射频集成与微组装技术国家地方联合工程实验室，江苏 南京 210023
光热微执行器广泛应用于光学微机电系统和微机器人。利用功能染料的窄带吸波特性制作可控制性强、位移大的波导式激发光热U型微执行器，并仿真了该执行器的温度和位移变化。制作了单臂长度和半径分别为5.8 mm和200 μm的窄波段响应光热微执行器。实验结果表明，本方案制作的执行器具有位移响应大、能量利用率高、生产成本低以及集成度高的优势。在功率为100 mW激光的驱动下，该执行器自由端能在紫光（408 nm）或红光（638 nm）波段实现100~160 μm的位移，远大于非对应波段光束产生的位移（20 μm）。
激光光学 光热微执行器 窄带吸收特性 悬浮打印 水凝胶 激光与光电子学进展
2023, 60(1): 0114005
1 南京邮电大学 电子与光学工程学院、微电子学院, 江苏 南京 210023
2 南京邮电大学 射频集成与微组装技术国家地方联合工程实验室, 江苏 南京 210023
聚合物分散液晶(PDLC)在投影显示和智能窗户等领域具有广泛的应用, 将器件实现图案化和柔性化能够进一步拓展其应用场景。本文提出了一种采用单步紫外曝光的方式制备图案化的PDLC柔性智能窗户。采用PET-ITO作为柔性基板制备液晶盒, 并于器件上表面放置一层有特定紫外衰减率的图案化掩膜板进行紫外固化, 线宽为120 μm的图案能够清晰分辨。本文对图案化器件的不同区域的电光特性进行了研究, 实验结果表明: 采用高紫外光固化区域的PDLC具有较高的阈值电压和饱和电压。高紫外固化区域和低紫外固化区域上升时间分别为4.1 ms和15.4 ms, 下降时间分别为14.1 ms和33.7 ms, 满足智能窗户应用需求。通过施加不同的外加电场, 该图案化智能窗户能够呈现全散射态、全透明态和图案化透明展示态3种模式。最后本文展示了器件处于平面状态和弯曲状态下施加不同驱动电压时该柔性智能窗户的展示效果。本研究表明采用上述单步紫外曝光方式制备的图案化PDLC柔性器件具有工艺简单、成本低、精度高等优势, 有利于其在定制化图案的柔性智能窗户领域的广泛应用。
聚合物分散液晶 智能窗户 图案化 柔性 polymer dispersed liquid crystal smart window patterning flexible
Author Affiliations
Abstract
1 College of Electronic and Optical Engineering & College of Microelectronics, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210023, China
2 National and Local Joint Engineering Laboratory of RF Integration and Micro-Assembly Technology, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210023, China
3 Touch and Display Module Development Group, Microsoft Inc., Suzhou 215123, China
A patterned polymer dispersed liquid crystal transparent display using one-time UV exposure is demonstrated. The device is fabricated by exposing the cell with a uniform UV light through a mask with selective attenuation of the UV light. The voltage-transmittance response of the device is different for the corresponding regions. Thus, three different states of total scattering, patterned transparent, and total transparent can be realized by controlling the applied voltages. The proposed device used in shutter mode as smart windows and in projected display mode is demonstrated, which shows great potential for smart windows with customized patterns or logos and has potential application in the field of projected transparent displays.
polymer dispersed liquid crystal transparent display Chinese Optics Letters
2022, 20(1): 013301
1 南京邮电大学 电子与光学工程学院、 微电子学院, 南京 210023
2 南京邮电大学 射频集成与微组装技术国家地方联合工程实验室, 南京 210023
柔性电子器件主要应用于折叠手机、医疗健康监测、人工智能和太阳能电池等方面, 是当前研究的热点。针对银纳米线(AgNW)与衬底之间存在的粘附性较弱、易剥落、在空气中易氧化而使阻值变大等问题, 文章设计了一种以PDMS为柔性衬底的三层透明导电薄膜, 探究了曝光次数和氧化石墨烯不同涂覆方式对薄膜光电特性的影响。结果表明, 该导电薄膜达到了12 Ω/□的方块电阻, 透过率超过80%。在48%的拉伸情况下仍然保持着较好的导电性。
银纳米线 柔性 透明导电膜 石墨烯 silver nanowire flexible transparent conductive film graphene
1 南京邮电大学 电子与光学工程学院 微电子学院, 江苏 南京 210023
2 南京邮电大学 射频集成与微组装技术国家地方联合工程实验室, 江苏 南京 210023
聚合物分散液晶(PDLC)是液晶微滴分散在聚合物基体中形成的一种具有优异电光性能的材料, PDLC的电光特性对基于PDLC的电光器件的性能具有显著影响。本文对紫外固化光强对PDLC电光特性的影响进行研究。本研究使用紫外照射引发的聚合物诱导相分离方法制备PDLC。在4个不同紫外固化光强(1 mW/cm2、1.8 mW/cm2、3 mW/cm2和9 mW/cm2)条件下制备PDLC样品, 并对4个样品的电光特性如电压-透过率、响应时间和迟滞效应进行研究, 并对实验结果给出了分析。实验结果表明: 随着紫外固化光强的增加, PDLC的阈值电压和饱和电压增加, 开态响应时间ton上升, 关态响应时间toff下降, 同时对于高紫外光强聚合制备的样品迟滞效应也更加明显。本研究表明可以通过改变制备过程中的紫外光强来优化PDLC的电光特性, 从而获得性能优异的基于PDLC的电光器件。
聚合物分散液晶 紫外固化光强 电光特性 响应时间 迟滞效应 polymer dispersed liquid crystal UV light intensity electro-optical properties response time hysteresis effect
1 北京工业大学激光工程研究院, 北京 100124
2 田纳西大学机械航空与生物医疗工程系, 田纳西州 诺克斯维尔 37996 美国
3 四川大学电子信息学院激光微纳工程研究所, 四川 成都 610064
4 光学辐射重点实验室, 北京 100854
飞秒激光具有超短脉宽和极高峰值强度, 已广泛应用于精细加工与微纳制造领域。目前, 激光直写技术用于柔性器件的制备受到极大的关注。综述了激光直写技术的四个研究方向：1)激光直写微透镜用于广角成像; 2)激光制备纳米金/还原氧化石墨烯微超级电容器; 3)聚酰亚胺基体上多层超级电容器的制备; 4)电容生物传感器的激光制备。同时介绍了本课题组开展的相关研究工作, 可为激光直写制备微纳结构器件的研究与应用及未来发展方向提供参考。
激光制造 激光直写 飞秒激光 微透镜 超级电容器 柔性传感器
