石墨烯可穿戴传感器研究进展黄涛、何朋、丁古巧石墨烯材料与应用联合实验室中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海烯望材料科技有限公司前言2016年初,可穿戴设备在一轮行业炒作中达到了顶峰,围绕着几种产品类型(智能手表、新型可穿戴医疗器械以及早期的虚拟现实应用等)打造了一个数十亿美元的新产业。根据中国科学院文献情报中心和投中研究院最新公布的《2018可穿戴传感器产业技术报告》显示,自2016年以来,全球可穿戴设备出货量与营收规模约以13%的年增长率保持平稳增长,到2020年,其营收规模将会接近450亿美元/年。图1.全球可穿戴设备出货量(来源:电子发烧友网)随着众多可穿戴产品技术不断升级,该市场逐渐被附加值最大的可穿戴产品占据,目前最具价值的应用领域主要为:虚拟/增强/混合现实(VR/AR/MR)设备,依赖于摄像头、惯性测量单元、深度传感、力/压力传感器等一系列传感器,使用户能够与应用内容和环境进行交互;可穿戴医疗器械,直接监测人体健康信息并与之交互。这两种产品将会在人们未来生活中成为不可或缺的一部分,正如现如今的智能手机一样。而无论是虚拟增强还是可穿戴医疗器械,都离不开最基本的核心器件-传感器。不同的传感器为设备提供大量丰富的数据,将其所需要的信息指标显示出来。可以说,可穿戴设备市场增长的关键之一就是传感器市场。不同的可穿戴产品面向的用户不同,使用目的不同,内置的传感器也不尽相同。根...
发布时间: 2020 - 03 - 16
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石墨烯复合聚氨酯泡沫应用研究进展李久荣 周建 丁古巧上海烯望材料科技有限公司1. 前言介绍聚氨酯产品分为硬泡、软泡、涂料、弹性体、粘合剂和密封剂,广泛应用于建筑、室内、包装、电子、电器、家具、汽车和鞋类等领域。由于中国、印度和印度尼西亚等亚太新兴经济体的城市人口不断增长,汽车、建筑和电子行业对轻型、耐用聚氨酯产品的需求不断增长,预计在未来一段时间内将推动聚氨酯整体市场的增长。图1是美国网站对全球聚氨酯的发展及趋势预测:2018年全球聚氨酯市场规模约为655亿美元,从2014年到2025年,聚氨酯的产量逐年增加,在预测期间的复合年增长率为7.0%[1]。聚氨酯应用形态中聚氨酯泡沫(PUFs)是其中最重要的一类产品,占比近67%[2]。近年来,由于环保及能源的压力,对聚氨酯发泡材料提出更高的要求,既要实现产品的轻量化又要实现高性能。为了改善和增强PUFs材料的物理性能,继而增强实际应用效能,如图2所示,在PUFs中填充石墨、石墨烯、炭黑、碳纳米管、纳米粘土和无机纳米粒以生产功能性复合材料,在航天航空、汽车雷达吸收、电磁干扰屏蔽、吸油剂、传感器、防火、形状记忆、生物医学材料等方面有着广泛的应用[3,4]。但聚氨酯泡沫材料本身普遍存在物理性能差、耐热性差及复合材料存在填料用量多效果差等问题,很难实现材料的轻量化,已成为该领域发展的瓶颈。 图1. 聚氨酯发展趋势2014-2025&...
发布时间: 2020 - 03 - 09
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如何加速新材料的商业化进程上海烯望材料科技有限公司 顾高逸、丁古巧编者按: 材料是人类一切社会经济发展和社会进步的基础。人类文明的石器时代、 铜器时代、 铁器时代和硅时代的递进可以看到人类对材料认知和开发的重要性。回溯工业革命历程可以发现每一次产业升级都伴随着材料的创新与进步,如上图所示。为了持续的科技进步,为了超越硅时代的摩尔定律,人类已经由 “硅时代” 迈向 “碳时代”。石墨烯、超导材料、 纳米材料等或将成为碳时代的关键材料。2015年10月23日,习近平主席参观曼彻斯特大学国家石墨烯研究院时指出“在当前新一轮产业升级和科技革命大背景下,新材料产业必将成为未来高新技术产业发展的基石和先导,对全球经济、科技、环境等各个领域发展产生深刻影响。中国是石墨资源大国,也是石墨烯研究和应用开发最活跃的国家之一”(新华网)。2020年中国的石墨烯先行者们看到了突破的曙光,石墨烯在手机散热、改性纤维、大健康、防腐和润滑等领域不断取得小范围成功应用。距2004年发现石墨烯已经过去15年,即使从2010年诺贝尔奖的轰动效应算起也已过去了10年,产业界应当认真思考中国石墨烯发展的来龙去脉、前因后果、经验教训,更重要的是相关企业家和核心研发人员要思考新材料或先进材料自身的发展规律,深刻理解新材料发展所必须经历的过程。新材料研发和商业可以适当加速,但很难跨越式发展,如果无视其必然规律...
发布时间: 2020 - 03 - 02
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石墨烯在IGBT热管理中的应用技术进展黄涛、何朋、丁古巧石墨烯材料和应用联合实验室中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海烯望材料科技有限公司一、IGBT热管理前言在现代社会,基于功率转化器的电力电子系统已广泛应用于工业、家庭控制和转换电能。电力电子系统的广泛使用为现代电动汽车、火车、自动化制造系统、发电等带来便利和更高的能源使用效率。绝缘栅双极晶体管(IGBT)在内的功率半导体器件以其优异的性能、低成本、高可靠性、低重量和尺寸等特点主导着功率转换器市场。预计IGBT市场将在2014年至2020年内蓬勃发展,到2020年全年收入在66亿美元左右,在纯电动与混合动力电动汽车(EV/HEV)、太阳能电池/光伏可再生能源(PV)、电机驱动(Motors)、轨道牵引(Rail)、不间断电源(UPS)、消费类电子产品等部分的复合收益年增长率达到10%(图1)。IGBT技术的快速发展体现在芯片功率密度的提高、芯片的运行速度越来越高以芯片封装密度也越来越紧凑。通常,需要更复杂和体积更大的冷却解决方案。近三十年来,IGBT技术的进步和工业应用的发展趋势主要是由运行温度、效率、尺寸、可靠性和成本这五个方面相互影响驱动的。如图2所示,一方面IGBT的功率密度从最初的35 kW/cm²提高到250 kW/cm²,这得益于创新的组装和互联技术。但是相应的,由于高电压和高电流,总散热也在...
发布时间: 2020 - 02 - 24
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大尺寸石墨烯的研究进展黄涛、张明杰、何朋、丁古巧石墨烯材料与应用联合实验室中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海烯望材料科技有限公司一、引言作为最具代表性、最重要的二维材料,石墨烯已被广泛应用于锂电、散热、纤维、涂料等领域,不同石墨烯材料的应用领域不尽相同。横向尺寸是石墨烯的重要指标,其重要性仅次于石墨烯的厚度/层数指标。按横向尺寸分类,石墨烯可分为:大尺寸/超大尺寸石墨烯、一般尺寸石墨烯、小尺...
2020 - 03 - 29
可穿戴电子的大力发展带来巨大的便携式、集成式甚至与人体一体化的能源需求。近年来,可穿戴柔性纳米发电机,如摩擦纳米发电机,作为有效的能量转化器件受到了研究人员的广泛关注。但现有接触—分离式摩擦纳米发电机的能量转化效率较低,同时柔性不足以及与人体相容性差等问题限制了其在可穿戴能量转化器件上的实际应用。目前提高摩擦电纳米发电机性能的主要手段有设计纳米结构以及调节材料本身,其目的都是提高材料对之间的电子转...
2020 - 03 - 29
3月28日,中科院上海微系统所研究员、博导丁古巧老师云端授课,为重庆育才中学的150名同学讲解了《石墨烯材料制备及应用》。从碳材料家族形形色色的成员,到石墨烯的神奇特性;从黑色的石墨烯粉体,到透明的石墨烯薄膜;从高端的手机、汽车产品,到日常的供暖、烘焙。神奇的石墨烯。令同学们大开眼界、目不暇接。来源:石墨烯联盟公众号
2020 - 03 - 23
小尺寸石墨烯的研究进展周久顺、梁猛、张明杰、丁古巧上海烯望材料科技有限公司一、引言作为一种新型的二维碳材料,石墨烯由于在导电、导热、力学等方面表现出的优异性能,使其获得了广泛关注和系统的研究。目前,石墨烯已在塑料、纤维、导电、散热等领域展现了巨大的性能优势和应用前景。在具体应用场景中,不同横向尺寸的石墨烯,即使在缺陷和层数方面相似,但性能表达却有所差异。随着石墨烯尺寸的增大,石墨烯的分散、复合以及...