成果推介丨柔性智能傳感器開發(fā)與制造技術(shù)(華中科技大學)
發(fā)布日期:2024-04-05 瀏覽量:103
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所屬領(lǐng)域
智能制造
痛點問題
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、可穿戴設備、人機交互、無人系統(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。面臨的重大挑戰(zhàn)是場景化的柔性傳感器功能與系統(tǒng)設計、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,實現(xiàn)柔性智能蒙皮≥5個功能,功能可編程和排列組合,應用于機器人觸覺、飛行器態(tài)勢感知、健康醫(yī)療監(jiān)測、人機交互系統(tǒng)等; 2)開發(fā)了超薄柔性傳感制備工藝,實現(xiàn)了最小厚度≤5μm的傳感器,包括應變、溫度、熱膜、振動、壓力傳感器等,應用于風洞試驗、飛行器狀態(tài)感知等; 3)開發(fā)了柔性智能傳感器和柔性智能蒙皮系統(tǒng),集成機器學習等技術(shù),實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和顯示;產(chǎn)品已經(jīng)應用于上飛、華為、航天三院/九院、中航工業(yè)、中國空氣動力研究與發(fā)展中心、中國電科等。 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、激光直寫裝備、巨量轉(zhuǎn)移裝備、電流體噴印裝備、電流體光刻機、曲面電子共形制造裝備等系列化設備; 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 全天候無線人機交互系統(tǒng) 圖4 柔性智能蒙皮:通信+感知+隱身+變形
技術(shù)優(yōu)勢 主要優(yōu)勢體現(xiàn)在“薄、大、精、伸、智”: 1)超薄化,實現(xiàn)最小厚度≤5μm的柔性傳感器件; 2)大面積,可實現(xiàn)≥500mm×500mm柔性傳感陣列制造與集成; 3)高精度,單個蒙皮可以集成壓力/溫度/熱流/熱膜剪應力等多種高精度傳感功能; 4)可拉伸,可以拉伸超過50%的變形; 5)智能化,可以集成機器學習等技術(shù)。大面積多功能柔性智能傳感陣列設計與制造技術(shù)優(yōu)勢明顯,且項目組具有完全自主知識產(chǎn)權(quán),具有更廣闊的市場應用前景。
性能指標 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)達到國際先進水平,主要技術(shù)指標達到或超過同類氣動測量技術(shù)先進水平。
資質(zhì)榮譽 2017年湖北省自然科學一等獎 2021年湖北省技術(shù)發(fā)明一等獎 2019年陜西省科學技術(shù)一等獎 2020年騰訊“科學探索獎” 2014年/2018年瑞士日內(nèi)瓦國際發(fā)明金獎/特別金獎
技術(shù)成熟度 已有樣品/樣機。
產(chǎn)業(yè)化應用 在國際上率先開發(fā)了多功能柔性傳感器件與相關(guān)裝備,目前已廣泛應用于飛行器智能蒙皮、機器人電子皮膚等。 1)在飛行器智能蒙皮方面,與中國空氣動力研究與發(fā)展中心、中航工業(yè)氣動院合作開展飛行器高性能風洞試驗,進行了大飛機尾翼風洞試驗、高超風洞試驗、低溫風洞試驗。 2)在大面柔性傳感方面,與上飛合作開展蒙皮拉形過程應變監(jiān)測。 3)在高性能柔性傳感方面,與華為合作開展柔性屏監(jiān)測; 4)機器人電子皮膚與觸覺系統(tǒng),用于工業(yè)抓取、機器人測血壓與中醫(yī)診斷; 5)人機交互,實現(xiàn)手勢識別、面部表情識別、無聲語音系統(tǒng)等。
應用前景: 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)應用場景任意布置,在醫(yī)療、顯示、國防、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域具有廣泛應用前景,預計到2025年市場規(guī)??蛇_ 3049.4億美元,我國市場占全球市場的五分之一。 具體典型應用領(lǐng)域與產(chǎn)業(yè)包括: 1)可應用于可穿戴電子設備;2)移動醫(yī)療與健康診斷;3)智能家居;4)汽車智能座艙;5)機器人皮膚與觸覺;6)人機交互與元宇宙;7)飛行器結(jié)構(gòu)監(jiān)測與態(tài)勢感知等領(lǐng)域。
知識產(chǎn)權(quán):
該成果包括多項已授權(quán)中國發(fā)明專利和國際專利。
合作方式:
專利許可、專利轉(zhuǎn)讓、作價入股、技術(shù)開發(fā)、面談等。