前沿透视：基于超柔性铁电传感器和有机二极管的微能量收集器件和生物传感器

如今，物联网、机器人技术等数字技术具有成本低廉、易于生产、生物相容性材料制成、节能等优点，但是只有在机械柔性、可拉伸下它们才能在机器、物体或人体上实现无缝集成。近日，日本大阪大学Tsuyoshi Sekitani和奥地利材料-表面技术和光子学研究所Barbara Stadlober等人首次报道了一种由压电纳米发电机、二极管整流器和储能电容组成的综合性超柔性能量收集器件（UEHD），所有组件的厚度均不超过2.5 µm，在仅1 μm的聚对二甲苯制成的薄基板上制成。当附着在人体皮肤的表面上时难以察觉，因此作者展示了一种铁电无线电子健康贴片，可以监测脉搏率并测量血压。纳米发电机和传感器都是基于P(VDF:TrFE)70:30的超柔性铁电聚合物传感器（UFPTs）。同时，结合了由有机二极管制成的超柔性全波整流器电路，具有短OTFT几何形状和超柔性薄膜电容器使用纳米氧化铝薄层。作者采用DNTT（二萘并噻吩）作为有机半导体的二极管显示出很高的整流比，超过107，并且由于它们的过电压低于100 mV，因此内置的电压降可忽略不计。其中，UFPTs具有以下优点：（1）超柔韧性，使其能够共形附着于各种材料和表面，并允许将多层UFPTs堆叠在3D形状的载体上；（2）对平面外（横向）应力的高灵敏度，可通过多层堆叠提高，从而实现预弯曲橡胶载体上三层堆叠的峰值灵敏度在15 nC N-1范围内；（3）极好的机械稳定性，允许在40 µm弯曲半径下稳定运行；（4）响应时间非常短，远低于20 ms N-1。此外，UFPTs用作脉冲电源时，峰值功率密度超过3 mW cm-3。

文献链接：
Imperceptible energy harvesting device and biomedical sensor based on ultraflexible ferroelectric transducers and organic diodes，Nat. Commun.，2021

原文链接：
http://www.cailiaoniu.com/221566.html