【所屬領(lǐng)域】
智能制造
【痛點(diǎn)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(shè)備、人機(jī)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(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、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)到或超過同類氣動(dòng)測(cè)量技術(shù)先進(jìn)水平。
表1大面積多功能柔性智能傳感陣列技術(shù)性能指標(biāo)綜合比較
【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，與上飛合作開展蒙皮拉形過程應(yīng)變監(jiān)測(cè)。
3）在高性能柔性傳感方面，與華為合作開展柔性屏監(jiān)測(cè)；
4）機(jī)器人電子皮膚與觸覺系統(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、無聲語音系統(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)模可達(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）汽車智能座艙；5）機(jī)器人皮膚與觸覺；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)明專利和國(guó)際專利。
合作方式
專利許可、專利轉(zhuǎn)讓、作價(jià)入股、技術(shù)開發(fā)、面談等。
【聯(lián)系方式】
CG24014
