科创中国

新材料技术,新一代信息技术产业,人工智能

针对智慧医疗、智能家居、智能交通等对轻量化柔性力电耦合高性能传感材料和传感器的共同需求，项目在低密度、高柔韧性、强压电活性压电驻极体的制备及应用上取得突破。在揭示材料微观几何结构和电荷空间有序分布协同作用机理基础上，研发完成轻量化柔性压电膜的制备技术和性能调控方法，开发了一系列基于该压电膜的传感器并在实时人体生理信号检测、运动识别、睡眠监测、疲劳驾驶、车辆动态称重等典型物联网场景中应用示范。该柔性压电膜制备工艺简单、可连续化生产，适合批量化制造，并且与国内现有的聚合物薄膜生产线兼容，因此，可大幅提高产品的附加值，助力产业升级。目前在已能够生产幅宽300mm、长度300m的柔性压电膜，其性能优于国外垄断的对标柔性压电膜产品。基于该压电膜的线缆状压电传感器具有高灵敏度、自屏蔽、防水等优点，不仅可适应恶劣的工作环境，而且还能够采用传统纺织工艺生产智能织物，具有高弹、透气和耐洗涤等特点。目前已能够生产直径***、***和***三种规格的线缆型压电传感器，其性能指标优于由国外垄断的对标产品。

线性压电膜的结构特点是微孔结构成“扁平透镜”结构，而我们研制的交联压电膜的微孔结构成“盘状”结构，微孔上下面有皱褶状薄膜形成高效的“弹簧”，孔内表面有许多微小的波浪结构。这种新的微结构特点不仅显著提高了薄膜的机械性能，而且赋予交联压电膜更强的电荷储存能力，表现为交联压电膜整体性能的显著提升。此外，交联聚合物分子结构为3D网络状结构，这赋予材料高弹性能，因此特别适合可拉伸柔性可穿戴器件的应用。 针对生命体征监测、运动监测、智能假肢、机器人电子肌肤等应用场景开发完成了轻量化柔性薄膜力传感器，这类薄膜传感器的厚度在***之间，面密度5-50g/m2,可根据实际需求灵活改变传感器的形状,灵敏度可高达~2000 pC/N，可被用于呼吸和心跳实时监测、运动识别、触觉传感等等。 传感器的批量化低成本制造，以及对复杂环境的适应性是传感器广泛应用的前提。基于柔性压电驻极体的同轴结构压电线缆具有高灵敏度、自屏蔽、防水、耐腐蚀等特性，适合在复杂电磁环境和智能织物中的应用。建立了线缆结构的设计原理和性能调控方法。

该项目为上海某高校材料工程学院的研究成果，团队主要负责人为副教授，讲师，其主要研究方向是线性聚丙烯柔性压电驻极体膜制备技术，交联聚丙烯柔性压电膜连续化生产技术，可穿戴柔性薄膜传感器制备技术以及压电线缆传感器制备技术，在国内外发表了多篇学术研究论文。

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