0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

柔性可拉伸封装技术领域研究成果

DT半导体 来源:DT半导体 2023-02-06 15:54 次阅读

近日,上海交通大学材料科学与工程学院邓涛教授和尚文副研究员课题组联合美国北卡罗来纳州立大学Michael D. Dickey教授课题组和A123系统研发中心的王浚博士历经3年多的合作努力,在柔性封装材料与技术领域取得了重要突破,相关研究成果以“Liquid metal-based soft, hermetic, and wireless-communicable seals for stretchable systems”为题发表在Science上。

该工作通过构建微米玻璃球阵列支撑的液态金属柔性密封复合材料,解决了传统封装材料无法同步兼顾可拉伸和高气密性的难题,并设计构筑了可无线通信的柔性封装系统,实现了可拉伸锂离子电池、柔性气液相变传热器件、多功能柔性器件的稳定可靠封装,展示了其在柔性能源、电子信息及生物医学等领域中的广阔应用前景。上海交通大学材料科学与工程学院申清臣、蒋墨迪、王锐桐、宋柯贤和美国北卡罗来纳州立大学化学与生物分子工程系Man Hou Vong为论文共同第一作者,上海交通大学材料科学与工程学院邓涛教授、尚文副研究员、美国北卡罗来纳州立大学化学与生物分子工程系Michael D. Dickey教授、A123系统研发中心王浚博士为论文共同通讯作者,上海交通大学为论文第一完成单位。

cca83624-a4d3-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

柔性可拉伸封装技术领域研究成果

该工作通过构建微米玻璃球阵列支撑的液态金属柔性密封复合材料,解决了传统封装材料无法同步兼顾可拉伸和高气密性的难题,并设计构筑了可无线通信的柔性封装系统,实现了可拉伸锂离子电池、柔性气液相变传热器件、多功能柔性器件的稳定可靠封装,展示了其在柔性能源、电子信息及生物医学等领域中的广阔应用前景。上海交通大学材料科学与工程学院申清臣、蒋墨迪、王锐桐、宋柯贤和美国北卡罗来纳州立大学化学与生物分子工程系Man Hou Vong为论文共同第一作者,上海交通大学材料科学与工程学院邓涛教授、尚文副研究员、美国北卡罗来纳州立大学化学与生物分子工程系Michael D. Dickey教授、A123系统研发中心王浚博士为论文共同通讯作者,上海交通大学为论文第一完成单位。

ccbdee74-a4d3-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

▲图1、液态金属与其他材料的性能对比:(A)金属、弹性体、液态金属的可拉伸性能和气密性能对比示意图;(B)各类封装材料杨氏模量与氧透过系数对比图。红色数据点为本研究测得的液态金属密封材料的数据。 研究团队应用该液态金属密封复合材料对基于水系电解质的可拉伸锂离子电池进行封装和性能测试(图2A, B)。测试发现,在自然未拉伸状态下,封装的锂离子电池可逆容量为105.5 mAh/g,经500次充放电循环后,仍可保持72.5%的初始容量,而传统弹性体封装的电池在循环约160次后则完全失效;在20%拉伸应变状态下,液态金属复合材料封装的电池容量仍可维持在105.0 mAh/g,且在拉伸、弯曲、扭曲等变形状态下,其恒流充放电曲线和相应的容量都几乎保持不变(图2B)。因而,此类器件作为可拉伸电子器件中的储能组件潜力巨大(图2C)。

ccd4cf90-a4d3-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

▲图2、液态金属密封复合材料应用于可拉伸水系锂离子电池的封装:(A)液态金属封装的可拉伸水系锂离子电池结构示意图;(B)封装的锂离子电池在连续循环拉伸(20%)、弯曲(60°)和扭曲(90°)状态下的电压曲线(黑色曲线)和放电容量(红点数据);(C)基于液态金属封装的可拉伸锂离子电池作为储能组件在实际应用中进行供电:由该电池供电的发光二极管阵列工作图(左),由该电池供电的电子手表在电池无拉伸状态下 (中)和拉伸状态下(右)的工作图。 此外,研究团队还发现液态金属封装复合材料对乙醇等常用有机溶剂也具有优异的密封效果。团队设计制备了以乙醇为工质的可拉伸气液相变传热器件(图3A),研究结果表明,在拉伸和加热状态下,该封装后的器件的有效导热率可稳定维持在300 W/(m•K)以上,有望为柔性电子器件热管理提供全新可靠的解决方案。 针对液态金属材料因自身具有电磁屏蔽效应而会限制封装器件与外界的无线通信的功能这一问题,研究团队进一步提出了分隔式结构设计,通过在液态金属封装系统中引入电磁波信号传输窗口,在保持原有优异可拉伸性能和高气密性能的前提下,赋予了封装系统可无线通讯的功能(图3B),由此更进一步拓展了液态金属复合材料在多功能电子器件封装领域的应用。

cd14f714-a4d3-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

▲图3、液态金属密封复合材料应用于可拉伸气液相变传热器件及无线通讯功能的实现:(A)液态金属封装的可拉伸气液相变传热器件整体及内部结构示意图;(B)可无线通讯的液态金属封装系统。在封装系统中引入电磁波信号传输窗口,实现了射频识别(RFID)电子标签与RFID阅读器之间的无线通信。 这项工作得到了国家自然科学基金委(51973109、51873105)、上海市教委创新项目(2019-01-07-00-02-E00069)、上海交通大学致远基金和上海交通大学留学奖学金的资助。

审核编辑 :李倩

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 锂离子电池
    +关注

    关注

    85

    文章

    3214

    浏览量

    77534
  • 封装技术
    +关注

    关注

    12

    文章

    544

    浏览量

    67959
  • 复合材料
    +关注

    关注

    2

    文章

    216

    浏览量

    13031

原文标题:又一篇!三年攻坚克难 ,上海交大最新科研成果登上《Science》

文章出处:【微信号:DT-Semiconductor,微信公众号:DT半导体】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    可拉伸电子材料终极梦想 革医疗电子的命

    的电子电路将能如橡胶或板肤一样可拉伸或弯曲,但却又同时保有导电特性,”在IMEC位于根特大学实验室中负责研究柔性可拉伸电子的Jan Vanfleteren 说。“此次展示的
    发表于 12-20 14:22

    人脸识别技术最新发展与研究

    相关科研单位和高新技术企业,宣传展示他们在图像图形技术领域研究成果、新产品和市场化内容。欢迎全国技术领域的同仁前来参加!
    发表于 09-25 16:08

    国内外柔性可穿戴天线研究现状与发展趋势

    化学研究所新材料实验室宋延林[14]课题组在纳米绿色打印领域取得了优异的成果,并将纳米打印技术成功应用于柔性印刷电路、
    发表于 03-01 10:07

    一种新型的可拉伸硅集成电路

    一种新型的可拉伸硅集成电路     诺斯大学的研究人员开发了一种新型的可拉伸硅集成电路,这种电路可以紧贴球体、人体表面和
    发表于 07-29 14:00 1234次阅读

    研究人员提出了一种柔性可拉伸扩展的多功能集成传感器阵列

    研究人员提出了一种柔性可拉伸扩展的多功能集成传感器阵列,成功将电子皮肤的探测能力扩展到7种,实现温度、湿度、紫外光、磁、应变、压力和接近等多种外界刺激的实时同步监测。
    的头像 发表于 01-24 15:15 7204次阅读
    <b class='flag-5'>研究</b>人员提出了一种<b class='flag-5'>柔性</b><b class='flag-5'>可拉伸</b>扩展的多功能集成传感器阵列

    柔性可拉伸材料:通过喷墨打印场效应迁移率高,模拟突触间信息的传递!

    可穿戴柔性电子器件依赖于柔性可拉伸的材料。
    的头像 发表于 07-06 11:29 5150次阅读

    印刷电路板如何整合可拉伸元件

    电路板技术的最新进展为工程师和产品设计师打开了制造可拉伸电子产品的大门。在医疗领域可拉伸电子设备可以帮助开发可用于监测生命体征的皮肤状电路。该技术
    的头像 发表于 08-11 09:40 1981次阅读

    脑机接口领域实现了可拉伸有机电子器件领域的重大突破

    成果在侵入式采集信息领域,提出的柔性可拉伸高密度微阵列电极可紧密贴合在脑干等不规则区域。根据实验验证,该材料可实时且高精度地可视化脑内术腔神经传导束或脑干等重要部位的神经核团。
    的头像 发表于 04-11 11:33 2191次阅读

    河北工大:研发柔性可拉伸、湿度阻隔功能的三维多孔石墨烯气体传感器

    《Microsystems Nanoengineering》收录。该研究工作在大气环境下采用激光直写技术一步制备了兼具柔性可拉伸、湿度阻隔功能的三维多孔石墨烯气体传感器,实现了室温下氮
    的头像 发表于 11-25 01:23 1913次阅读

    液态金属薄膜导体实现3D表面的高度可拉伸电极

    可拉伸柔性电子已经在可穿戴设备、生物医疗器械、柔性光学器件以及软机器人等许多新兴领域吸引了广泛关注。
    的头像 发表于 01-14 17:22 2868次阅读

    用于柔性瞬态电子的高度可拉伸的弹性体

    由于类橡胶弹性体在柔性可拉伸的可穿戴、可植入电子器件或相关研究领域取得了科学突破,因此,具有类似机械性能的可降解弹性体可能会在生物可吸收瞬态电子领域
    的头像 发表于 05-05 14:32 1211次阅读
    用于<b class='flag-5'>柔性</b>瞬态电子的高度<b class='flag-5'>可拉伸</b>的弹性体

    受Kirigami启发的基于可拉伸有机薄膜晶体管的压力传感器

    在可穿戴健康监测、软体机器人和电子皮肤等应用中,柔性可拉伸的电子器件与刚性器件相比具有许多优势。
    发表于 05-10 09:24 369次阅读
    受Kirigami启发的基于<b class='flag-5'>可拉伸</b>有机薄膜晶体管的压力传感器

    液态金属基可拉伸封装材料的出色性能

        柔性可拉伸电子器件是指可通过自身变形而适应复杂外形并实现传感、供能、通讯等功能的电子元件,在健康管理、智慧医疗、人机交互等领域具有显著的潜力,备受科学界和工业界关注。通常,电学活性材料需要被
    的头像 发表于 06-12 09:28 660次阅读
    液态金属基<b class='flag-5'>可拉伸</b><b class='flag-5'>封装</b>材料的出色性能

    用于生物组织-电子接口的水响应性自适应可拉伸电极

    柔性可拉伸电极是监测人体电生理信息的核心工具。由于生物组织柔软,形状和尺寸各不相同,柔性可拉伸电极与生物组织的接口无法像硬件电路集成那样标准化,因此亟须开发
    的头像 发表于 12-28 17:30 1007次阅读
    用于生物组织-电子接口的水响应性自适应<b class='flag-5'>可拉伸</b>电极

    一款柔软且高度可拉伸的电子设备诞生

    在探索人机交互的新边界上,科学家们正以前所未有的创新力推动着技术的进步,尤其是在触觉反馈领域。近期,美国加州大学圣迭戈分校的一项突破性研究成果,为虚拟现实、医疗康复及可穿戴技术
    的头像 发表于 07-04 15:42 1603次阅读