在新时代的能源消耗和结构随着物联网(IoT)和人工智能的增长而发生了变化,数十亿分散的小工具和传感器的功率来源在全球范围内引发了人们的注意以保护环境。由于不可再生能源的使用量增加以及由此产生的环境损害,研究人员正在研究可以利用环境的替代能源系统。因此,通过使用未充分利用的自然废物能源(NGS),可以使用自给自足的小型电子系统。所使用的Ma terials的特征对NGS的工作效果有重大影响。在这方面,二硫化钼(MOS 2)是一种2D材料,是当今讨论的化合物之一,因为它的出色特征使其在各种应用中都有用。已经发表了许多有关MOS 2材料的进步和实施的研究论文,但本文将提供深入的概述。它提供了2D MOS 2纳米材料的主要特性的介绍和解释,从当前状态,属性和各种合成过程开始。后来,审查集中于MOS 2应用和能量收获的CAPA能力,并根据2D MOS 2纳米复合材料进行了对压电,底压和热纳米生成剂的全面研究。
首席研究员 科学出版物 H 指数(Scopus)= 22;H10=34(谷歌学术);总引用量 1369;出版物总数 143 篇:专利(2)、书籍专著(3)、会议摘要、会议录(60)和期刊(Scopus 91)。1. Jurinovs M.、Barkane A.、Platnieks O.、Beluns S.、Grase L.、Dieden R.、Staropoli M.、Schmidt DF、Gaidukovs S. Vat 纳米纤维素增强植物油基树脂的光聚合:形态和功能化的协同作用 (2023) ACS Applied Polymer Materials,5(4),第 3104-3118 页,DOI:10.1021/acsapm.3c00245; IF=5.6 2. Šutka A.、Lapčinskis L.、Verners O.、Ģērmane L.、Smits K.、Pludons A.、Gaidukovs S.、Jerāne I.、Zubkins M.、Pudzs K.、Sherrell PC、Blums J. 生物启发的弹性体大分子排序用于增强接触带电和摩擦电能量收集 (2022) 先进材料技术,7 (10),文章编号 2200162,DOI:10.1002/admt.202200162; IF=8.8 3. Nechausov S., Ivanchenko A., Morozov O., Miriyev A., Must I., Platnieks O., Jurinovs M., Gaidukovs S., Aabloo A., Kovač M., Bulgakov B. 离子液体和双重固化对光聚合过程的影响
工作和经验: 2022 年至今:印度理工学院曼迪分校 (IIT-Mandi) 机械与材料工程学院 (SMME) 助理教授,曼迪,HP,175075,印度;电子邮件)ranbir@iitmandi.ac.in 2021 - 2022 年拉马努金研究员 (SERB-DST),印度理工学院曼迪分校 (IIT-Mandi) 计算与电气工程学院 (SCEE),曼迪,喜马偕尔邦,175075,印度。 研究经历:压电纳米发电机 (PENG)、摩擦电纳米发电机电子皮肤 (E-skin) 传感器、基于薄膜的光伏电池 (钙钛矿和有机物)。 2018- 2021 韩国东国大学能源与材料工程系助理教授 研究经历:研究基于有机和钙钛矿材料的光伏电池、光电探测器和电子皮肤。 2015 –2018 博士后,韩国浦项科技大学 (POSTECH)。研究经历:非富勒烯 OPV 和钙钛矿太阳能电池 2013 –2014 研究员,意大利 IIT 纳米科学技术中心 ( CNST ),研究经历:用于 OPV 的高带隙聚合物 2008 - 2011 研究科学家 @SCDT,IIT 坎普尔,印度 Samtel Colour Ltd 公司研发部门。研究经历:参与“为移动应用开发 PMOLED 和 AMOLED 显示器”项目。教育背景 2011 - 2014 物理学博士学位(CNST@IIT,意大利米兰理工大学;QS 世界排名 - 142)
收到日期:2023 年 7 月 12 日 修订日期:2023 年 8 月 26 日 接受日期:2023 年 9 月 14 日 发表日期:2023 年 9 月 30 日 摘要 - 纳米技术正在改变能源解决方案;该研究涵盖了功能性和智能纳米材料的最新能源应用。纳米材料用于能量转换、存储、收集和效率。纳米材料改进了太阳能电池、燃料电池和热电装置。它们巨大的表面积和可配置的带隙提高了能量转换性能。锂离子电池、超级电容器等中的纳米材料彻底改变了能源存储。纳米结构电极和纳米复合材料提高了能量密度、循环稳定性和充放电速率。压电和摩擦电纳米发电机可以捕获环境能量用于自供电设备。纳米材料还可以提高能源管理系统的效率。使用纳米材料的智能窗户可以管理光和热传递,从而节省建筑物的能源。纳米传感器通过实时监控和优化能源来提高能源效率。本文还探讨了扩大纳米材料生产和制造规模以用于大规模应用的问题。纳米材料集成到能源设备中需要稳定性、可靠性和安全性。这篇评论文章总结了目前对能源领域功能性和智能纳米材料的研究及其解决全球能源问题的潜力。它有助于学者、工程师和政治家创造可持续和高效的能源解决方案。
摘要 柔性电子技术的最新进展为设计各种可穿戴设备提供了良好的机会,可用于医疗监测、预防医学和机器人控制。可穿戴传感器正在进入数字健康时代,具有记录生命体征、生理信号、身体动力学和动态生物分子状态的强大功能。同时,从身体运动和周围环境中回收废能的能量收集器也受到了广泛关注,有望实现自供电或能量自主系统。在人体内部,植入式设备在监测关键生物医学和生理信息以及有效治疗慢性病方面也发挥着不可或缺的作用。此外,可穿戴机器人外骨骼已实现前所未有的辅助或增强人类运动能力的先进功能。这些技术和平台将融合在一起,形成 bodyNET:一个由可穿戴传感器、植入式设备和外骨骼组成的网络,用于改善医疗保健和健康结果。在本文中,我们简要回顾了柔性和可穿戴传感器的最新进展,并总结了基于压电和摩擦电纳米发电机的自供电可穿戴传感器的进展。我们还讨论了植入式设备和自供电神经调节系统,并介绍了下肢外骨骼的最新研究成果。最后,我们提出了未来趋势,即全面而强大的 bodyNET,以实现先进的医疗保健和增强的生活质量。
摘要:激光铭刻的石墨烯(LIG)是一种用于微电子应用的新兴材料,用于开发超级电容器,软执行器,互动发电机和传感器。制造技术很简单,但是文献中没有很好地记录了LIG质量的批处理变化。在这项研究中,我们进行了实验,以表征在电化学传感中应用的LIG电极制造中的批处理变化。在聚酰亚胺膜上使用CO 2激光系统合成了许多批次36个LIG电极。使用角膜测量法,立体显微镜,开路电位计和环状伏安法进行了LIG材料。疏水性和电化学筛选(循环伏安法)表明使用商业参考和反电极时,LIG电极批处理变化小于5%。金属化的lig化导致峰值电流和特定电容(阳极/阴极曲线之间的面积)显着增加。但是,批处理变化增加到约30%。研究了两种不同的铂电沉积技术,包括电静态和频率调节的电沉积。研究表明,具有高特异性电容和峰值电流的金属级连杆电极的形成可能是以高批量变异性为代价的。文献中尚未讨论此设计权衡,如果需要进行大规模使用的扩展传感器设计,这是一个重要的考虑。该研究的数据集可通过开放访问存储库获得。这项研究为LIG材料特性的变化提供了重要的见解,以扩展LIG传感器的可扩展开发。需要进行其他研究来了解这种变异性的潜在机制,以便可以开发提高重复性的策略来改善质量控制。
随着电子元件变得越来越精密,新的 ESD 挑战不断出现,静电放电 (ESD) 对敏感行业构成了越来越大的威胁。ESD 是由绝缘表面上的静电荷积累引起的,当高电场导致气隙介电击穿时,静电荷会突然放电。具有不同电子亲和力的材料的接触和分离会通过摩擦电效应引起电荷转移,摩擦电效应是主要的 ESD 产生因素。低湿度会通过阻止电荷消散而加剧 ESD 风险。ESD 会永久损坏敏感电子设备,例如电压阈值可能只有 100 V 的集成电路。除了电子设备之外,ESD 还会通过引发火灾和爆炸威胁易燃行业,通过设备干扰威胁医疗保健行业,通过破坏航空电子设备威胁航空航天系统。防静电服装和防护设备对于控制敏感环境中的 ESD 至关重要。理想的材料可以快速消散电荷,同时限制放电能量。但是,优化快速衰减和减少放电火花需要在传导和绝缘之间进行权衡。影响防静电性能的关键因素包括纤维成分、导电元件的网格间距、织物结构以及导电元件的集成方式。传统的标准化测试(如电阻率)对于现代非均质织物和实际条件有局限性。特定于应用的评估是理想的选择。将技术创新转化为扩展的测试和实施计划对于提高全球采用率至关重要。通过协调努力,这些织物有可能在技术进步不断加快的情况下减轻不断升级的 ESD 风险。本研究中的系统文献综述侧重于构造防静电纺织品时要考虑的结构、技术要素和测试方法。
可穿戴电子产品是一种新兴技术,它实现了日常电子设备的灵活性、可穿戴性和舒适性,可广泛应用于电子皮肤[1–4]、自供电传感器[5]和健康监测[6,7]等各种应用。尽管在开发多功能可穿戴设备方面已经取得了长足的进步,但电源仍然是一个难以解决的挑战。电池和超级电容器尽管具有良好的稳定性和效率,但仍然受到寿命、刚性、体积、封装和安全性等问题的限制。[8,9]作为未来自供电技术的潜在候选者,摩擦电和压电纳米发电机(TENG 和 PENG)能够从环境(风、雨和潮汐能)和人体运动(行走、跑步、拍手和弯肘)中获取机械能,并将其转化为电能为可穿戴设备供电。 [10–15] TENG通过摩擦起电和静电感应的耦合效应产生电能,而PENG则利用压电材料变形产生的偶极矩将机械能转化为电能。两者都是很有前途的能源技术,可以满足绿色能源和可持续发展的苛刻要求。然而,这两种技术也各有优缺点。例如,由于压电材料封装方便、结构灵活,PENG通常具有更好的电稳定性和操作灵活性,但其电输出相对较低。相反,TENG通常具有更高的电输出,但是它们的工作机制,例如垂直接触分离和横向滑动模式,需要两种不同材料的相对位移,这限制了设备的配置和应用场景。因此,一种混合型TENG和PENG能量收集器(TPENG)结合它们的优点,以获得更高的功率输出并适应不同的应用,是非常可取的。
人类传统上将睡眠-觉醒周期与自然的 24 小时节律相一致,晚上睡觉,日出醒来。在这个周期中,阳光起到刺激作用。一种新发现的现象,称为刺激辅助可逆纳米组装 (SaRNA),表明溶液分散的纳米结构可以模拟阳光触发的睡眠-觉醒周期,在不到一分钟的时间内完成转变。这些纳米结构呈二维纳米片的形式,尺寸约为 25 纳米 - 太小,人眼无法看到 - 只能使用电子显微镜观察。这种由阳光触发的纳米片自主运动与红色和棕色之间的可见颜色变化有关。红色表示分散的纳米片的睡眠状态,而棕色表示它们以坐姿堆叠的配置。在电影中,可逆的睡眠-觉醒转变发生在几个小时的跨度内。与分散的睡眠状态相比,在堆叠的坐姿下,纳米片的电子电导率和电流高出 3.5 倍。saRNA 可在纳米片中实现可逆的机械响应,诱发 14 至 50 纳米范围内的地形振荡。这些纳米致动器在软体机器人、通过压电或摩擦电效应的纳米发电机、可切换显示器、阀门、电机、光调制、触发药物输送、化学检测等领域具有巨大的应用潜力。这是任何混合或无机固态纳米材料首次展示出永久光机械响应以利用机载能量储备的例子。这些是什么纳米片?这些纳米片由碘化铯铋 (Cs 3 Bi 2 I 9 ) 制成,属于混合钙钛矿家族。卤化物钙钛矿是一类具有特定晶体结构的材料,称为钙钛矿结构,其中金属阳离子被卤化物阴离子包围。近年来,卤化物钙钛矿引起了广泛关注,尤其是它们在太阳能电池和光电器件(如光电探测器、发光二极管和 X 射线探测器)中的出色性能。它们表现出高吸收系数、可调带隙和易于制造,使其对低成本和高效器件具有吸引力。这些 Cs 3 Bi 2 I 9 纳米片是通过热注射法制备的。事实上,Moungi G. Bawendi 因
与刚性印刷电路板 (PCB) 和柔性 PCB 相比,软电路具有更高的稳健性和更好的机械阻抗匹配性,可与更广泛的宿主表面(包括纺织品和人体软组织)匹配。然而,可拉伸电子产品开发中的一个关键挑战是使用可印刷油墨的能力,这种油墨在 > 100% 的大应变下仍能保持高电导率和稳定的走线电阻。一种有前途的方法来创建具有低机电耦合的柔软、可拉伸和可印刷电子产品,就是将微流体通道或液态金属 (LM) 液滴整合到软弹性体中。[8,9] 镓基 LM,例如共晶镓铟 (EGaIn),因其高导电性、低流体粘度和可忽略不计的毒性而特别受欢迎。[10] 然而,制造带有 LM 导体的电路通常需要大量劳动力,并且需要许多手动步骤。由于 LM 的粘度低、表面张力高且与基板的粘附性差,直接打印 LM 也具有挑战性。因此,研究人员试图提出创新技术,以打印基于 LM 的电路。在一项研究中,EGaIn 沉积在印刷的 Ag 纳米墨水上,以实现电导率提高 6 个数量级、应变耐受极限提高 20 倍以上。[11] EGaIn 还用于选择性润湿光刻图案化的铜 (Cu) 走线,以创建高性能集成电路 [12],并且还沉积在电纺弹性纤维垫上,以获得具有高导电性和可拉伸性的薄膜导体。[13] 在另一项最近的研究中,LM 和银薄片悬浮在热塑性弹性体中,并用于具有极高拉伸性 (2500%) 的摩擦电纳米发电机。 [14] 其他努力包括利用 EGaIn 液滴渗透网络,无论是印刷迹线的形式 [15,16,17] 还是由悬浮在弹性体基质中的 LM 液滴组成的橡胶复合材料。[18,19,20] 然而,这些使用 LM 液滴印刷软电子器件的方法需要额外的热、光学或机械烧结步骤,以及其他形式的后处理以诱导电导率,并且印刷适性对于与微电子集成的应用受到限制