“源”察秋毫--柔性可穿戴电子设备材料的导电测试

Keithley吉时利提供静电计用于精确的高电阻和低电流测量。5位半6514型和6517B型静电计提供1fA灵敏度、>200TΩ电压测量输入阻抗和低至10fC的电荷测量。其低噪声和漂移性能使其成为研究柔性材料及其设备应用测试的理想选择。

双通道2182A型纳米电压表经过优化，可进行稳定、低噪声的nA级别电压测量，并可靠、可重复地表征低电阻材料和器件。与其他低压测量解决方案相比，它提供更高的测量速度和明显更好的噪声性能。它提供简化的delta模式，可用于与反向电流源（如6220或6221型）结合进行电阻测量。

6220型直流电流源和6221型交流直流电流源兼具易用性和极低电流噪声的特点。低电流源对于从研发到生产的测试环境中的应用至关重要。6220和6221型具有高源精度和内置控制功能，非常适合霍尔测量、使用增量模式的电阻测量、脉冲测量和差分电导测量等应用。

SMU源表系列从2400到2600系列具有高精度10nV电压0.1fA电流测试，具备分析仪、曲线追踪仪和I-V系统功能，成本更低。它提供高度灵活的4象限电压和电流源/载荷，以及精密的电压和电流仪器。这个一体化仪器可以用作 : 精密电源，具有电压和电流回读功能；真正电流源；数字多用表、测量直流电压、电流、电阻和功率，分辨率6½数位；精密电子载荷；触发控制器。

Tektronix吉时利作为小信号领域的测试专家，提供丰富的产品助力柔性可穿戴电子设备的研究。

本案例基于天然橡胶制造的软质可穿戴压阻传感器 , 采用定制的基于浸渍的增材制造工艺进行制造。该研究强调了压阻传感器在监测人体运动以预防和治疗伤害方面的重要性。通过将天然橡胶与乙炔黑相结合 , 并利用基于立体光刻的增材制造 , 传感器能够成功检测到微小应变。该研究比较了模具铸造和增材制造生产的传感器 , 结果显示后者提供了更均匀的导电填料分布。这些传感器表现出良好的灵敏度、广泛的检测范围和灵活性 , 使其适用于监测人体关节运动。使用可再生材料天然橡胶以及增材制造工艺 , 可以拓展软性柔性电子在生物医学设备中的应用。

本案例是一项基于鱼鳞的自供电三摩擦纳米发电机 (TENG) 的研究。鱼鳞是一种生物质材料 , 具有良好的生物相容性，使TENG成为一种灵活、可穿戴和自供电的设备，在医疗保健和身体信息监测应用中具有巨大潜力。该研究突出了使用天然和可降解材料鱼鳞开发自供电TENG的优势，解决了某些基于聚合物的可穿戴设备产生的电子垃圾问题。

本案例介绍了一种通用的卷对卷（R2R) 印刷方法 , 用于在柔性基底（如聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)、纸和铝箔）上制造大面积 (8cm × 14cm) 半导体单壁碳纳米管 (sc-SWCNT) 薄膜。采用高浓度的sc-SWCNT 墨水和交联聚-4-乙烯基酚 (c-PVP) 作为粘附层制备sc-SWCNT薄膜。基于sc-SWCNT薄膜制造的p型薄膜晶体管 (TFTs) 具有优异的电学性能 , 包括高载流子迁移率、高开关比、小迟滞和小亚阈值摆幅，工作电压低。

本案例介绍了一种用于可穿戴电子设备的高度柔性各向异性磁阻(AMR)传感器的研究。研究人员在Kapton基板上沉积磁性金属层 , 开发了一种柔性AMR传感器。该传感器表现出优异的抗疲劳性能 , 即使经过500次弯曲循环 , 其灵敏度仍保持在0.25Oe-1。该传感器在不同弯曲曲率 (从1/3到1/10mm-1)下表现出稳定的磁阻性能。该传感器在平坦状态下具有约1%的AMR比和0.25 Oe-1的灵敏度 , 展示了其在可穿戴电子应用中的潜力。

本文使用Keithley 6221提供了10μA的直流电流，通过两个电极"I+"和"I-"沿着易轴方向传递电流。使Keithley 2182A则连接到另外两个电极"U+"和"U-"， 用于测量由于外部磁场作用而产生的电压变化。这样可以得到AMR比率。

柔性可穿戴电子设备是一种具有柔性结构和可穿戴特性的电子设备。它采用柔性材料作为基底，通过灵活的电子组件和连接方式，可以贴合在人体表面，如手腕、头部、衣物等，实现与人体的紧密结合和自由移动。这种器件可以用于监测和追踪身体健康数据、提供实时反馈和控制、实现可穿戴显示等功能。柔性可穿戴电子器件正逐渐应用于医疗、健身、时尚和娱乐等领域，具有更加舒适、便携、个性化的特点。

柔性可穿戴设备采用柔性材料和结构设计 , 如柔性压阻传感器、柔性电路和互连、柔性外壳等 , 使得整体设备具有良好的柔韧性和贴合性。设备通常采用纳米材料 , 如金属纳米颗粒、碳纳米管等 , 使得其具有高灵敏度和高分辨率的特点，能够提高传感器的灵敏度和分辨率 , 实现对微小压力变化的精确检测。并且它具有出色的抗振动、抗冲击和抗动态压力变化的性能 ,能够承受各种机械应力 , 保证长期稳定工作。柔性可穿戴设备通常采用低功耗设计 , 并集成能量收集和存储模块 , 为设备提供持续的电力供给 , 满足可穿戴应用的需求。柔性可穿戴设备可用于健康监测、人机交互、运动监测等多个领域 , 具有广泛的应用前景。

柔性可穿戴设备可用于健康监测、人机交互、运动监测等多个领域 , 具有广泛的应用前景。

在医疗方面，柔性可穿戴电子设备可以用于监测用户的健康状况，如心率、血压、血氧等指标的监测。这些设备可以通过传感器和智能算法实时监测用户的健康数据，并提供相应的反馈和建议。

在运动方面，柔性可穿戴电子设备可以用于追踪用户的运动数据，如步数、运动距离、消耗的卡路里等。这些设备可以帮助用户了解自己的运动状况，并提供个性化的运动建议。它也可以用于制造智能手表，可以显示时间、接收来电、短信等通知，还可以提供计时、闹钟、天气预报等功能。并且还可以用作智能衣服，将柔性可穿戴电子设备嵌入到衣物中，实现智能化的功能。例如，智能衣服可以通过传感器监测用户的姿势和身体活动，用于运动训练或者健康状况的监测。还可以用于制造智能眼镜，可以显示信息、导航、拍照等功能。这些设备可以帮助用户更方便地获取信息，并提供增强现实等体验。

[1] Ploymers, Antonia Georgopoulou, Sasitorn Srisawadi, Panithi Wiroonpochit and Frank Clemens, Soft Wearable Piezoresistive Sensors Based on Natural Rubber Fabricated with a Customized Vat-Based Additive Manufacturing Process, 2023,15,2410

[2] Liwei Zhao, Jin Han, Xing Zhang and Chunchang Wan, Fish Scale for Wearable, Self-Powered TENG；

[3] Jiaqi Li,a,b,c Min Li,b,c Zhaofeng Chen,c Shuang shuang Shao,b,c Weibing Gu, Ying Gu,a,b,c Yuxiao Fang*b,c and Jianwen Zhao；Large area roll-to-roll printed semiconducting carbon nanotube thin films for flexible carbon based electronics；Nanoscale, 2023, 15，5317

[4] Yanning Chen; Dongyan Zhao; Jin Shao; Zhen Fu ; Chenying Wang  ; Shuaipeng Wang; Jian Du;Mingchen Zhong; Junbao Duan; Yang Li; Zhongqiang Hu，Highly flexible anisotropic magnetoresistance sensor for wearable electronics，Instrum. 94, 045005 (2023)

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