成果推介丨柔性智能傳感器開(kāi)發(fā)與制造技術(shù)(華中科技大學(xué))
發(fā)布日期:2024-04-05 瀏覽量:621
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所屬領(lǐng)域
智能制造
痛點(diǎn)問(wèn)題
新型傳感器件向柔性化、微型化、集成化、智能化方向發(fā)展,將引領(lǐng)智慧醫(yī)療、可穿戴設(shè)備、人機(jī)交互、無(wú)人系統(tǒng)等領(lǐng)域的發(fā)展,引發(fā)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)升級(jí)。面臨的重大挑戰(zhàn)是場(chǎng)景化的柔性傳感器功能與系統(tǒng)設(shè)計(jì)、大面積柔性基板上高效高精制造與封裝。
成果介紹 多功能柔性傳感器創(chuàng)新成果包括: 1)多模態(tài)柔性傳感新原理,實(shí)現(xiàn)柔性智能蒙皮≥5個(gè)功能,功能可編程和排列組合,應(yīng)用于機(jī)器人觸覺(jué)、飛行器態(tài)勢(shì)感知、健康醫(yī)療監(jiān)測(cè)、人機(jī)交互系統(tǒng)等; 2)開(kāi)發(fā)了超薄柔性傳感制備工藝,實(shí)現(xiàn)了最小厚度≤5μm的傳感器,包括應(yīng)變、溫度、熱膜、振動(dòng)、壓力傳感器等,應(yīng)用于風(fēng)洞試驗(yàn)、飛行器狀態(tài)感知等; 3)開(kāi)發(fā)了柔性智能傳感器和柔性智能蒙皮系統(tǒng),集成機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和顯示;產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用于上飛、華為、航天三院/九院、中航工業(yè)、中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心、中國(guó)電科等。 4)搭建了柔性智能傳感器生產(chǎn)流程所需裝備,自主研制了柔性電子制造裝備,包括激光剝離裝備、激光直寫(xiě)裝備、巨量轉(zhuǎn)移裝備、電流體噴印裝備、電流體光刻機(jī)、曲面電子共形制造裝備等系列化設(shè)備; 圖1 傳感器單品圖片 (壓電、晶體管、電容、電阻、熱膜、熱流等) 圖2 柔性智能感知陣列系統(tǒng)(iFlexSense) 圖3 全天候無(wú)線人機(jī)交互系統(tǒng) 圖4 柔性智能蒙皮:通信+感知+隱身+變形
技術(shù)優(yōu)勢(shì) 主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在“薄、大、精、伸、智”: 1)超薄化,實(shí)現(xiàn)最小厚度≤5μm的柔性傳感器件; 2)大面積,可實(shí)現(xiàn)≥500mm×500mm柔性傳感陣列制造與集成; 3)高精度,單個(gè)蒙皮可以集成壓力/溫度/熱流/熱膜剪應(yīng)力等多種高精度傳感功能; 4)可拉伸,可以拉伸超過(guò)50%的變形; 5)智能化,可以集成機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)。大面積多功能柔性智能傳感陣列設(shè)計(jì)與制造技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯,且項(xiàng)目組具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),具有更廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
性能指標(biāo) 從下表可以看出,提出的大面積多功能柔性智能傳感陣列技術(shù)與裝備,整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到或超過(guò)同類(lèi)氣動(dòng)測(cè)量技術(shù)先進(jìn)水平。
資質(zhì)榮譽(yù) 2017年湖北省自然科學(xué)一等獎(jiǎng) 2021年湖北省技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng) 2019年陜西省科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng) 2020年騰訊“科學(xué)探索獎(jiǎng)” 2014年/2018年瑞士日內(nèi)瓦國(guó)際發(fā)明金獎(jiǎng)/特別金獎(jiǎng)
技術(shù)成熟度 已有樣品/樣機(jī)。
產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用 在國(guó)際上率先開(kāi)發(fā)了多功能柔性傳感器件與相關(guān)裝備,目前已廣泛應(yīng)用于飛行器智能蒙皮、機(jī)器人電子皮膚等。 1)在飛行器智能蒙皮方面,與中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心、中航工業(yè)氣動(dòng)院合作開(kāi)展飛行器高性能風(fēng)洞試驗(yàn),進(jìn)行了大飛機(jī)尾翼風(fēng)洞試驗(yàn)、高超風(fēng)洞試驗(yàn)、低溫風(fēng)洞試驗(yàn)。 2)在大面柔性傳感方面,與上飛合作開(kāi)展蒙皮拉形過(guò)程應(yīng)變監(jiān)測(cè)。 3)在高性能柔性傳感方面,與華為合作開(kāi)展柔性屏監(jiān)測(cè); 4)機(jī)器人電子皮膚與觸覺(jué)系統(tǒng),用于工業(yè)抓取、機(jī)器人測(cè)血壓與中醫(yī)診斷; 5)人機(jī)交互,實(shí)現(xiàn)手勢(shì)識(shí)別、面部表情識(shí)別、無(wú)聲語(yǔ)音系統(tǒng)等。
應(yīng)用前景: 柔性電子(傳感)具有良好的柔韌性、延展性,可以自由彎曲甚至折疊,可以根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景任意布置,在醫(yī)療、顯示、國(guó)防、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景,預(yù)計(jì)到2025年市場(chǎng)規(guī)??蛇_(dá) 3049.4億美元,我國(guó)市場(chǎng)占全球市場(chǎng)的五分之一。 具體典型應(yīng)用領(lǐng)域與產(chǎn)業(yè)包括: 1)可應(yīng)用于可穿戴電子設(shè)備;2)移動(dòng)醫(yī)療與健康診斷;3)智能家居;4)汽車(chē)智能座艙;5)機(jī)器人皮膚與觸覺(jué);6)人機(jī)交互與元宇宙;7)飛行器結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)與態(tài)勢(shì)感知等領(lǐng)域。
知識(shí)產(chǎn)權(quán):
該成果包括多項(xiàng)已授權(quán)中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利和國(guó)際專(zhuān)利。
合作方式:
專(zhuān)利許可、專(zhuān)利轉(zhuǎn)讓、作價(jià)入股、技術(shù)開(kāi)發(fā)、面談等。
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