Songya Cui 1,2†Yuyao Lu 1†Depeng Kong 1Huayu Luo 1[ ... ]Kaichen Xu 1,*
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Fluid Power and Mechatronic Systems, School of Mechanical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310030, China
2 School of Information and Electrical Engineering, Hangzhou City University, Hangzhou 310015, China
Flexible and wearable humidity sensors play a vital role in daily point-of-care diagnosis and noncontact human-machine interactions. However, achieving a facile and high-speed fabrication approach to realizing flexible humidity sensors remains a challenge. In this work, a wearable capacitive-type Ga2O3/liquid metal-based humidity sensor is demonstrated by a one-step laser direct writing technique. Owing to the photothermal effect of laser, the Ga2O3-wrapped liquid metal particles can be selectively sintered and converted from insulative to conductive traces with a resistivity of 0.19 Ω·cm, while the untreated regions serve as active sensing layers in response to moisture changes. Under 95% relative humidity, the humidity sensor displays a highly stable performance along with rapid response and recover time. Utilizing these superior properties, the Ga2O3/liquid metal-based humidity sensor is able to monitor human respiration rate, as well as skin moisture of the palm under different physiological states for healthcare monitoring.
laser direct writing liquid metal humidity sensors flexible electronics wearable sensors 
Opto-Electronic Advances
2023, 6(7): 220172
作者单位
摘要
1 桂林电子科技大学光电工程学院,广西 桂林 541004
2 南瑞电力信息有限公司,江苏 南京 210000
3 广西光电信息处理重点实验室,广西 桂林 541004
结构的手性在自然界中普遍存在,通常表现为不能通过平移或旋转与其镜像结构重合的现象。因为光谱探测技术能够反映光和物质相互作用产生的丰富信息,所以利用光学方法检测手性特征成为了探测和鉴别手性物质的常用手段。手性超表面能够通过人工设计达到极大的圆二色性(CD),是物质检测和传感领域的研究热点。设计了一种可动态调控CD响应,同时实现高传感性能的太赫兹手性超表面。该超表面以柔性材料为基底,前后表面为四重旋转对称的J型金属结构。仿真结果表明:该手性超表面在0.760 THz处能够产生高达0.805的强CD值;通过二维方向等比例拉伸,CD峰从0.760 THz红移至0.650 THz附近,且能保持很高的CD信号;同时,其传感灵敏度高达327 GHz/RIU,且在相对拉伸形变量高达20%的拉伸过程中仍能较好地保持手性响应和传感性能。所设计的手性超表面在动态多功能器件、可穿戴传感器领域具有潜在的应用价值。
手性超表面 柔性材料 圆二色性 太赫兹传感 chiral metasurface flexible material circular dichroism terahertz sensing 
激光与光电子学进展
2023, 60(18): 1811019
作者单位
摘要
1 复旦大学信息科学与工程学院,电磁波信息科学教育部重点实验室,上海 200433
2 中山复旦联合创新中心,广东 中山 528437
太赫兹(THz)波在通信、成像、安全监测、生物医学等领域有着广阔的应用前景。随着THz技术的飞速发展,对其传输波导,特别是低损耗、单模、柔性传输等高性能THz波导的需求日益增长,这将为提高THz系统的灵活性及推动其实用化发展提供重要支撑。综述了金属膜波导和介质金属膜波导的设计和制备工艺,在0.1~0.3 THz和2.0~5.0 THz频段的损耗和单偏振单模传输等特性,以及在通信和成像等方面的应用。着重介绍了本课题组近年来在波导的设计、特性仿真、制备、测试和应用方面的研究结果。也对THz波导研制中存在的难点和发展前景进行了初步探讨。
太赫兹 毫米波 介质金属膜波导 柔性 单模单偏振 terahertz millimeter wave dielectric metallic hollow waveguide flexible single-polarization single-mode 
激光与光电子学进展
2023, 60(18): 1811008
作者单位
摘要
1 华南师范大学信息光电子科技学院,广东 广州 510006
2 力捷科激光科技股份有限公司,广东 广州 511450
针对当前纳秒激光刻蚀覆铜板盲孔普遍存在的孔底残胶(堵孔)、过蚀、侧壁损伤和后续处理工序繁琐等问题,提出了双激光同步刻蚀与清洗的技术,采用纳秒激光和纳秒匹配皮秒激光对覆铜板进行了一阶盲孔对比刻蚀试验。由试验结果得知,采用纳秒匹配皮秒激光在厚度为49.00 μm的覆铜板上刻蚀出了直径为122.24 μm、深度为37.02±0.04 μm(加工要求37.00 μm)、孔底粗糙度为0.16 μm、表面粗糙度为0.25 μm且侧壁无缩胶的盲孔。研究结果表明,双激光刻蚀与清洗覆铜板的工艺大幅度提高了加工精度和质量,获得了高品质盲孔,其中纳秒匹配皮秒激光在刻蚀深度(精准性)、洁净度、锥度和粗糙度方面均优于纳秒激光。
激光技术 双激光刻蚀 挠性覆铜板 清洗 盲孔 laser technique dual laser etching flexible copper clad laminate cleaning blind hole 
激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1714005
作者单位
摘要
重庆科技学院冶金与材料工程学院, 重庆 401331
本文提出了一种简便、可规模化制备CoO纳米线@C/碳布(CC)复合材料的方法, 该复合材料可用作无粘结剂锂离子电池负极。首先通过简单的水热和煅烧法制备了CoO纳米线@碳布复合材料, 再通过葡萄糖溶液浸渍和煅烧获得具有三维立体结构的CoO纳米线@C/CC复合电极材料。碳包覆的CoO纳米线均匀地分散在碳布上, 形成导电的碳网络。在碳布上原位生长的CoO纳米线可以有效缩短锂离子的转移路径, 降低接触电阻。碳涂层厚度约为1 nm, 显著抑制了锂离子嵌入/嵌出过程中活性材料的粉碎, 以及CoO在电解液中的直接暴露。结果表明CoO纳米线@C/CC复合材料用作锂离子电池的无粘结剂负极时, 具有良好的充放电性能和循环稳定性。电流密度为1 A·cm-2时, 200次循环后的比容量为863 mAh·cm-2(容量保持率75.83%)。本研究为柔性锂离子电池负极材料的制备提供了一种可行的新选择。
CoO纳米线 碳包覆 柔性 锂离子电池 负极 CoO nanowire carbon coating flexible lithium-ion battery anode 
人工晶体学报
2023, 52(6): 1154
孙敏 1,*†路旭 1†袁刚 1曹津维 2[ ... ]钱奇 2,**
作者单位
摘要
1 西安交通大学电子陶瓷与器件教育部重点实验室,陕西 西安 710043
2 华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室,广东 广州 510640
3 广东工业大学物理与光电工程学院,广东 广州 510006
微纳热电纤维兼具块体热电材料的优异性能和柔性纤维的结构特点,其在能量转换、热电制冷、温度传感、热管理、热成像等领域具有广阔的应用前景,已成为柔性热电转换领域的研究热点之一。介绍微纳热电纤维的概念和特点;总结微纳热电纤维的化学沉积和物理热拉等制备方法,对比和阐述不同种类的微纳热电纤维的重要性能和应用,对微纳热电纤维的未来发展方向进行分析和展望。
微纳热电纤维 柔性热电材料 化学沉积法 物理热拉法 micro-nano thermoelectric fiber flexible thermoelectric material chemical deposition method physical thermal drawing method 
激光与光电子学进展
2023, 60(13): 1316012
作者单位
摘要
1 中国计量大学 光学与电子科技学院 光电子技术研究所,杭州 310018
2 中国计量科学研究院 光学与激光计量科学研究所,北京 100029
针对桥梁加速度传感器原位校准时标准传感器的选取问题,提出了一种基于圆弧摆线铰链的双光纤光栅加速度传感器。通过力学模型分析传感器谐振频率与灵敏度,根据桥梁原位校准要求对传感器结构进行参数优化,并进行静应力分析、模态分析和谐响应分析,最后制作传感器实物并进行标定。实验结果表明:传感器谐振频率为460 Hz,灵敏度约为43 pm/g,横向干扰能力程度5.7%,可用于桥梁上加速度监测。
传感器 光纤光栅 加速度传感器 柔性铰链 桥梁监测 Sensor Fiber grating Acceleration senso Flexible hinge Bridge monitoring 
光子学报
2023, 52(6): 0606004
陈智 1,*钟理京 1,**陈梦佳 1,2王宇莹 1[ ... ]邱建荣 3
作者单位
摘要
1 之江实验室,浙江 杭州 311100
2 浙江大学材料科学与工程学院,浙江 杭州 310027
3 浙江大学光电科学与工程学院,浙江 杭州 310027
飞秒激光直写技术由于其超短脉冲持续时间、超高峰值功率、高制造精度和效率,已被广泛应用在透明硬碎材料中3D光波导器件的直写制备。近年来,通过飞秒激光在柔性聚二甲基硅氧烷(PDMS)中直写光波导器件越来越受到人们的关注。本综述从3个方面介绍飞秒激光直写技术在柔性PDMS中直写Type-I型光波导器件的最新研究进展,包括:飞秒激光直写不同类型光波导的基本原理;近5年来飞秒激光在柔性PDMS中直写Type-I型光波导所涉及的材料设计、直写原理和工艺;基于飞秒激光直写柔性PDMS光波导器件在衍射光栅和耳蜗内窥镜的应用研究进展。最后,对该领域研究进展进行总结、分析、归纳,并展望该领域未来研究、应用和发展方向。
飞秒激光直写 柔性PDMS Type-I型光波导 光波导器件 femtosecond laser direct-writing flexible PDMS Type-I optical waveguide optical waveguide device 
激光与光电子学进展
2023, 60(13): 1316016
作者单位
摘要
南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院,江苏 南京 210003
二维过渡金属碳/氮化物(MXene)是一类新型二维纳米材料的统称,具有优异的电学、力学性能以及丰富、可调的表面化学特性,在功能材料领域受到了广泛的关注。MXene可以分散在多种溶剂中形成高浓度分散液,超过临界浓度后会表现出向列相液晶特性,使得其可以通过湿法纺丝工艺制备宏观连续的纤维。MXene纤维表现出高电导率、热导率、机械强度等性质,在未来新一代可穿戴电子设备中有非常好的应用前景。本文首先介绍了MXene及其合成方法,随后介绍了MXene基纤维制备的四种常见途径,最后总结了湿法纺丝制备纯MXene纤维和MXene基复合纤维的发展现状及其在可穿戴电子领域的应用,并对湿法纺丝MXene基纤维的未来发展方向和挑战进行了展望,为后续MXene基纤维的研究提供借鉴思路。
金属碳/氮化物纤维 湿法纺丝 功能纤维 可穿戴电子 柔性电子 metal carbon/nitride fibers wet spinning functional fibers wearable electronics flexible electronics 
激光与光电子学进展
2023, 60(13): 1316013
作者单位
摘要
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,北京 100191

随着光子材料和光子器件在可穿戴技术、智慧医疗、仿生机器人等新兴应用领域的不断拓展,研制具有优异机械柔韧性、生物相容性甚至生物可降解性的光子器件日益重要。为同时实现优异的光学性能和生物力学性能,柔性光子器件从材料合成、结构设计、功能实现到工艺制备等诸多方面亟需探索。其中,有机聚合物因其质地轻柔、生物相容性好、合成可控、结构功能易于改性等优势,被认为是制备柔性光子器件最具竞争力的材料之一。一系列新型的功能性有机光子器件,如光波导、衍射光栅、光子晶体等被相继被报道。本文综述了近年来柔性有机聚合物光子器件的研究进展,总结和分析了现有技术、方法和应用,并对未来的挑战和前景进行了讨论和展望。

柔性光子器件 有机聚合物 生物医学光子学 光学传感 光诊断与治疗 flexible photonic devices organic polymers biomedical photonics optical sensors optical diagnosis and treatment 
激光与光电子学进展
2023, 60(13): 1316002

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