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    化學科學與工程學院閆冰團隊將仿生發光皮膚作為超靈敏的溫度-聲學傳感器應用於水下信息識別與傳輸🚪,相關成果發表於《先進材料》

    來源:化學科學與工程學院   時間🦽:2023-10-26  瀏覽🙋🏼‍♀️:

    人工皮膚傳感器(ASSs)是近年來的研究熱點🧑🏽‍🎤,其主要通過模擬生物皮膚的結構🤸🏿‍♀️、功能和行為來感知外部刺激,包括溫度🌵、壓力🦹🏽‍♂️、振動🫳、聲音、汗液成分和pH,許多類型的刺激響應促使ASS被廣泛應用於智能機器人🎳💇🏽‍♀️、環境監測🤌🖱、可穿戴設備和智能醫療等領域。目前,多功能集成的ASS受到了廣泛關註🎞🫃,但用於溫度聲音傳感的多功能集成ASS尚未報道,而大量已經報道的溫度傳感實驗的靈敏度還有待提高,且所有報道過的聲學傳感器都僅僅是在空氣介質中工作的。因此🔼,開發超靈敏導電溫度聲學ASS,並實現其在非空氣環境中的實際應用至關重要。恒达平台化學科學與工程學院閆冰教授團隊長期聚焦致力於氫鍵有機框架材料(HOFs)的功能化研究,近期該團隊將仿生學思想巧妙地融合於氫鍵有機框架基發光器件的製備與應用之中,製備出超靈敏的溫度-聲學光響應仿生皮膚傳感器🧓🏻,並應用於水下信息識別與傳輸,相關研究成果“Bionic luminescent skin as ultrasensitive temperature-acoustic sensor for underwater information perception and transmission”發表於《先進材料》(Advanced Materials)。

    閆冰教授土堆通過兩步封裝策略製備了一例Eu@HOF-TJ-1@TA L-skin (產品1)。產品1具有良好的柔性、溶液和結構的熱穩定性以及雙發射特性,可用作溫度聲學雙功能傳感器👰‍♂️𓀏。研究人員詳細分析探討了產品1的溫度響應機製👨🏽‍🏫🧒🏻,對於298.15−358.15 K的溫度傳感🦸‍♂️,該產品表現出超高的最大相對靈敏度(97.669% K1)和超低的最低溫度不確定度0.000952 K🧑🏻‍🦲。課題組研究了產品1在空氣和水中的聲學傳感性能,結果顯示其在空氣和水中的最大響應頻率分別為400和300 Hz📧,在空氣和水中的最大靈敏度分別為6593765.2和1346124.5 cps·Pa1,在空氣和水中的響應時間低至20 ms和10 ms。通過有限元模擬,研究人員模擬了產品1在空氣中和水中的聲音響應過程。為實現水下信息識別和傳輸應用🧝‍♂️,研究人員借助人工神經網絡檢測🧎🏻‍➡️,發現產品1可以傳感實際水溫,並識別一出系列水聲信息🧔🏻‍♂️。

    Eu@HOF-TJ-1@TA L-skin (1)作為溫度-聲學雙功能傳感器用於水下溫度和聲音傳感

    閆冰教授為論文的獨立通訊作者,化學科學與工程學院博士研究生徐鑫為論文第一作者。該研究工作得到國家自然科學基金項目的支持。

    論文鏈接👐🏻:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202309328




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