Three-dimensional piezoelectric polymer microsystems for vibrational energy harvesting, robotic interfaces and biomedical implants

微系统 能量收集 压电 材料科学 软机器人 非线性系统 电压 纳米技术 电活性聚合物 聚合物 执行机构 机械工程 能量(信号处理) 计算机科学 电气工程 工程类 复合材料 人工智能 物理 量子力学
作者
Mengdi Han,Heling Wang,Yiyuan Yang,Cunman Liang,Wubin Bai,Zheng Yan,Haibo Li,Yeguang Xue,Xinlong Wang,Banu Akar,Hangbo Zhao,Haiwen Luan,Jaeman Lim,Irawati Kandela,Guillermo A. Ameer,Yihui Zhang,Yonggang Huang,John A. Rogers
出处
期刊:Nature electronics [Nature Portfolio]
卷期号:2 (1): 26-35 被引量:467
标识
DOI:10.1038/s41928-018-0189-7
摘要

Piezoelectric microsystems are of use in areas such as mechanical sensing, energy conversion and robotics. The systems typically have a planar structure, but transforming them into complex three-dimensional (3D) frameworks could enhance and extend their various modes of operation. Here, we report a controlled, nonlinear buckling process to convert lithographically defined two-dimensional patterns of electrodes and thin films of piezoelectric polymers into sophisticated 3D piezoelectric microsystems. To illustrate the engineering versatility of the approach, we create more than twenty different 3D geometries. With these structures, we then demonstrate applications in energy harvesting with tailored mechanical properties and root-mean-square voltages ranging from 2 mV to 790 mV, in multifunctional sensors for robotic prosthetic interfaces with improved responsivity (for example, anisotropic responses and sensitivity of 60 mV N−1 for normal force), and in bio-integrated devices with in vivo operational capabilities. The 3D geometries, especially those with ultralow stiffnesses or asymmetric layouts, yield unique mechanical attributes and levels of functionality that would be difficult or impossible to achieve with conventional two-dimensional designs. Nonlinear buckling processes can be used to transform thin films of piezoelectric polymers into sophisticated 3D piezoelectric microsystems with applications in energy harvesting, multifunctional sensing and bio-integrated devices.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
演员完成签到,获得积分10
刚刚
英俊的铭应助闫晓涵采纳,获得10
1秒前
Arden完成签到,获得积分20
1秒前
Hesper完成签到 ,获得积分10
3秒前
如意听安发布了新的文献求助10
3秒前
好大一只小坏蛋完成签到,获得积分10
3秒前
脑洞疼应助HuWanting采纳,获得10
4秒前
lingkai发布了新的文献求助10
5秒前
完美世界应助dlzdj555采纳,获得10
6秒前
在水一方应助如意听安采纳,获得10
8秒前
坚定灭绝完成签到,获得积分10
8秒前
研友_VZG7GZ应助坦率纸飞机采纳,获得10
8秒前
8秒前
haha完成签到,获得积分10
12秒前
片尾曲完成签到,获得积分10
13秒前
dd完成签到,获得积分20
13秒前
BDKA发布了新的文献求助10
13秒前
lingkai完成签到,获得积分10
14秒前
补药学习完成签到,获得积分10
16秒前
李健应助歪比巴布采纳,获得10
18秒前
20秒前
zxizx完成签到,获得积分10
22秒前
dd发布了新的文献求助10
22秒前
nikky977发布了新的文献求助10
23秒前
动听的尔槐完成签到 ,获得积分10
23秒前
Owen应助科研通管家采纳,获得10
24秒前
Ava应助科研通管家采纳,获得10
24秒前
小蘑菇应助科研通管家采纳,获得10
24秒前
传奇3应助科研通管家采纳,获得30
24秒前
蓝天应助科研狗采纳,获得10
24秒前
24秒前
24秒前
独特雁易发布了新的文献求助30
24秒前
大模型应助科研通管家采纳,获得10
24秒前
24秒前
24秒前
我是小汪应助科研通管家采纳,获得10
24秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
24秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
25秒前
高分求助中
The Graphene Handbook (2019 Edition) 800
IEST-RP-CC018: Cleanroom Cleaning and Sanitization: Operating and Monitoring Procedures 600
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
久松真一著作集〈第5巻〉禅と芸術 500
Fundamentals of Modern Mathematics: A Practical Review (Dover Books on Mathematics) 500
Cold War Transcended: Australia's China Policy, 1949-1990 470
Comprehensive Organic Synthesis 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6597564
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8367288
关于积分的说明 17910431
捐赠科研通 5750818
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2953442
邀请新用户注册赠送积分活动 1928727
关于科研通互助平台的介绍 1822988