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項(xiàng)目成果/簡介: 陶瓷具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、耐老化、抗壓強(qiáng)度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，但有一個致命的缺點(diǎn)——脆性。柔性陶瓷材料作為一種新型材料，在通訊、電子、醫(yī)學(xué)、航空、航天、軍事等高技術(shù)領(lǐng)域都被廣泛應(yīng)用。如電子計(jì)算機(jī)的高速硬盤轉(zhuǎn)動系統(tǒng)需要柔性陶瓷軸承；導(dǎo)彈、火箭發(fā)射裝置的關(guān)鍵部件如透波、鼻錐等要用耐高溫和抗氧化能力極強(qiáng)的柔性陶瓷做天線罩，才能承受高溫氣流的沖刷、摩擦 研究團(tuán)隊(duì)通過對純鈦酸鋁原料制備鈦酸鋁柔性陶瓷技術(shù)的改進(jìn)，以TiO2、Al2O3為原料，輔以Fe2O3、MgO、SiO2等添加劑，通過固相反應(yīng)、固相燒結(jié)制備出柔性鈦酸鋁陶瓷。能夠降低燒結(jié)溫度，且制備的鈦酸鋁陶瓷具有更高的強(qiáng)度和柔性。將其制備成具有柔性的鈦酸鋁陶瓷材料，將有傳統(tǒng)陶瓷材料沒有的特性，并且能夠進(jìn)一步提高其抗熱震性，使得柔性鈦酸鋁陶瓷能應(yīng)用于更為苛刻的環(huán)境中，并且在工業(yè)生產(chǎn)中用途更廣、市場大、前景好。可彎砂巖可彎砂巖微觀結(jié)構(gòu)圖知識產(chǎn)權(quán)類型:發(fā)明專利技術(shù)先進(jìn)程度:達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平成果獲得方式:獨(dú)立研究獲得政府支持情況:無

陶瓷具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、耐老化、抗壓強(qiáng)度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，但有一個致命的缺點(diǎn)——脆性。柔性陶瓷材料作為一種新型材料，在通訊、電子、醫(yī)學(xué)、航空、航天、軍事等高技術(shù)領(lǐng)域都被廣泛應(yīng)用。如電子計(jì)算機(jī)的高速硬盤轉(zhuǎn)動系統(tǒng)需要柔性陶瓷軸承；導(dǎo)彈、火箭發(fā)射裝置的關(guān)鍵部件如透波、鼻錐等要用耐高溫和抗氧化能力極強(qiáng)的柔性陶瓷做天線罩，才能承受高溫氣流的沖刷、摩擦 研究團(tuán)隊(duì)通過對純鈦酸鋁原料制備鈦酸鋁柔性陶瓷技術(shù)的改進(jìn)，以TiO2、Al2O3為原料，輔以Fe2O3、MgO、SiO2等添加劑，通過固相反應(yīng)、固相燒結(jié)制備出柔性鈦酸鋁陶瓷。能夠降低燒結(jié)溫度，且制備的鈦酸鋁陶瓷具有更高的強(qiáng)度和柔性。將其制備成具有柔性的鈦酸鋁陶瓷材料，將有傳統(tǒng)陶瓷材料沒有的特性，并且能夠進(jìn)一步提高其抗熱震性，使得柔性鈦酸鋁陶瓷能應(yīng)用于更為苛刻的環(huán)境中，并且在工業(yè)生產(chǎn)中用途更廣、市場大、前景好。 可彎砂巖 可彎砂巖微觀結(jié)構(gòu)圖

柔性軸承是指在外部力或力矩的作用下，利用材料的彈性變形在相鄰構(gòu)件間產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動的一種鉸鏈結(jié)構(gòu)形式。相比傳統(tǒng)的剛性軸承，柔性軸承有許多優(yōu)點(diǎn)：1. 無間隙和摩擦，可實(shí)現(xiàn)高精度運(yùn)動；2. 無磨損，壽命長；3. 免潤滑，免維護(hù)；4. 可真空應(yīng)用。 柔性軸承的主要技術(shù)指標(biāo)：1. 行程：材質(zhì)與幾何形狀決定其運(yùn)動行程的大小；本單位研制的GCSFP-3柔性軸承行程可達(dá)±25°；2. 精度：由柔性鉸鏈的軸漂大小決定，軸漂越小，精度越高；本單位研制的GCSFP-3柔性軸承軸漂在10°轉(zhuǎn)角時僅為0.8um；3. 剛度：非功能剛度/功能剛度的比值，該比值越大越好；GCSFP-3的徑向剛度/旋轉(zhuǎn)剛度比值為34.65；GCSFP-3的軸向剛度/旋轉(zhuǎn)剛度比值為2.32；4. 疲勞壽命：決定了柔性軸承的可循環(huán)工作次數(shù)。GCSFP-3柔性軸承在±5°轉(zhuǎn)角下達(dá)100萬次；±10°轉(zhuǎn)角壽命達(dá)18萬次。

本實(shí)用新型提供一種柔性驅(qū)動機(jī)構(gòu)，包括驅(qū)動單元、力放大單元、控制單元和儲能單元。驅(qū)動單元通過鑲嵌有單向軸承的力放大單元放大輸出力作用于儲能單元。驅(qū)動單元通過不斷往復(fù)運(yùn)動將能量輸入儲能單元中，當(dāng)儲能單元中的彈性能達(dá)到所需的要求時，通過通信單元遙控控制單元將儲能單元中儲存的彈性能一次性釋放出來，以實(shí)現(xiàn)步行、爬行、滾動、跳躍、突進(jìn)多種功能以及功能之間的相互切換。本實(shí)用新型采用智能軟材料作為驅(qū)動器，其機(jī)電轉(zhuǎn)換效率高，能量密度大，噪音低。并且大部分的結(jié)構(gòu)都可以使用柔性材料進(jìn)行替代，抗破壞能力強(qiáng)；同時柔性驅(qū)動機(jī)構(gòu)通過與不同外殼的組合可以同時實(shí)現(xiàn)步行、爬行、滾動、跳躍、突進(jìn)多種功能，可以應(yīng)用于機(jī)器人，玩具，能量收集等多方面。

與高速飛行的飛機(jī)不同，微小型無人機(jī)體積小，重量輕，飛行速度低，更容易受到環(huán)境湍流的影響，需要高靈敏度的小型氣流傳感器提供全面的空氣動力學(xué)信息。如何讓微小型無人機(jī)像鳥類一樣感知和操縱氣流一直是航空和傳感器領(lǐng)域的難題。 面向微小型無人機(jī)的飛行參數(shù)測量，北航研發(fā)團(tuán)隊(duì)研制出一種基于氧化釩的高靈敏度柔性流速傳感器，實(shí)現(xiàn)了0.11 mm/s和0.1°的超高流速和角度分辨力，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了攻角、側(cè)滑角和空速的多參數(shù)感知能力，并完成了微小型無人機(jī)飛行速度以及機(jī)翼微振動的測量，為微小型無人機(jī)提供了低成本、高精度的大氣參數(shù)傳感方案。 該傳感器基于量熱式原理，由中心微加熱器產(chǎn)生恒定溫差，四周的熱敏電阻陣列測量溫度分布，根據(jù)熱敏電阻陣列測得的溫度差準(zhǔn)確反映流速大小及方向。采用懸空型隔熱結(jié)構(gòu)以及高電阻溫度系數(shù)材料氧化釩作為熱敏電阻以增大傳感器的測量靈敏度。在聚酰亞胺基底上通過MEMS工藝加工了總厚度90μm的超薄柔性流速傳感器，實(shí)現(xiàn)了微小型無人機(jī)的曲面貼附功能。經(jīng)風(fēng)洞測試，流速傳感器的理論分辨力達(dá)0.11 mm/s,流速測量重復(fù)精度約為測量值的0.5%，響應(yīng)時間約為20ms。在10 m/s時，流速傳感器的最大角度靈敏度為36.7 mV/deg，噪音水平為1.78 mV，根據(jù)2σ準(zhǔn)則計(jì)算出其理論角度分辨力為0.1°。 研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)完成流速傳感器工程化樣品的制備，并將兩個流速傳感器裝載到一個微小型無人機(jī)平臺上進(jìn)行飛行參數(shù)感知應(yīng)用。結(jié)果表明平均飛行速度的估計(jì)誤差低于0.2 m/s。由于流速傳感器的高靈敏度特性，它甚至捕捉到了機(jī)翼的微振動信息，并與外置IMU模塊顯示了相同的機(jī)翼振動頻率。這項(xiàng)研究展示了一種柔性高靈敏度流速傳感器，拓寬了流場感知在微小型無人機(jī)姿態(tài)檢測、空速估計(jì)以及飛行安全監(jiān)測方面的應(yīng)用，為無人機(jī)的飛行參數(shù)測量提供了創(chuàng)新的設(shè)計(jì)思路與發(fā)展前景。

當(dāng)前半導(dǎo)體信息技術(shù)的飛速發(fā)展促使電子產(chǎn)品向高集成度、微型化、智能化、低功耗等方向發(fā)展, 最終的目標(biāo)是將功能單元實(shí)現(xiàn)在單一芯片化。無線通訊作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的主要節(jié) 點(diǎn)，其關(guān)鍵技術(shù)性能取決于天線設(shè)計(jì)。目前無線通訊技術(shù)主要包括無線 RF433/315M、藍(lán)牙、 Zigbee、Z-ware、LoRa、4G/5G 等。目前 4G、5G 移動通訊以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣與發(fā)展， 頻帶調(diào)制、信息互聯(lián)和高速數(shù)據(jù)傳輸對天線的設(shè)計(jì)要求愈來愈高。通訊天線的設(shè)計(jì)已經(jīng)從低 頻向高頻，從單一頻段向雙頻、三頻、四頻等多頻方向發(fā)展。然而目前的天線設(shè)計(jì)主要基于 半導(dǎo)體制備及可重構(gòu)技術(shù)，如開關(guān)切換天線的諧振點(diǎn)，及電壓調(diào)節(jié)改變天線的等效阻抗等， 來實(shí)現(xiàn)天線的多頻化。碳納米管和單層石墨烯的成功發(fā)現(xiàn)獲得開始吸引研究者的興趣。碳納米管和單層石墨烯 簡單的結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的性能和極高的電子遷移率，被認(rèn)為是后硅 CMOS 時代最有競爭力的電 子材料之一。由于碳納米管和石墨烯高電子遷移率、優(yōu)異的力學(xué)性能及天然柔性等優(yōu)點(diǎn)，隨 著微電子學(xué)、材料學(xué)和半導(dǎo)體制造工藝技術(shù)與凝聚態(tài)物理學(xué)等多個學(xué)科的不斷發(fā)展，通過新 型結(jié)構(gòu)和材料體系設(shè)計(jì)，柔性高頻碳納米管和石墨烯天線已成為可能，并進(jìn)一步縮小系統(tǒng)占 用空間，提高器件集成度和高性能的重要發(fā)展趨勢。課題組在國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助下，結(jié)合合作團(tuán)隊(duì)的研究優(yōu)勢，以碳納米管和石 墨烯的優(yōu)化與制備為基礎(chǔ)，優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)與尺寸設(shè)計(jì)，結(jié)合 HFSS 電磁仿真模擬，研發(fā)出可 應(yīng)用于無線通訊的新型柔性高頻天線。課題組在過去幾年中分別在高質(zhì)量碳納米管和石墨烯 的高頻應(yīng)用、性能測試、高性能射頻天線調(diào)控機(jī)理研究等方面積累的豐富材料和物理經(jīng)驗(yàn)， 對研究多頻帶可調(diào)諧石墨烯天線奠定了前期基礎(chǔ)。由于目前國內(nèi)外尚無同類產(chǎn)品，隨著柔性可穿戴產(chǎn)品的不斷上市，柔性高頻天線的需求也會越來越迫切，因此本成果具有較大的推廣空間。

本發(fā)明提供一種柔性驅(qū)動機(jī)構(gòu)，包括驅(qū)動單元、力放大單元、控制單元和儲能單元。驅(qū)動單元通過鑲嵌有單向軸承的力放大單元放大輸出力作用于儲能單元。驅(qū)動單元通過不斷往復(fù)運(yùn)動將能量輸入儲能單元中，當(dāng)儲能單元中的彈性能達(dá)到所需的要求時，通過通信單元遙控控制單元將儲能單元中儲存的彈性能一次性釋放出來，以實(shí)現(xiàn)步行、爬行、滾動、跳躍、突進(jìn)多種功能以及功能之間的相互切換。本發(fā)明采用智能軟材料作為驅(qū)動器，其機(jī)電轉(zhuǎn)換效率高，能量密度大，噪音低。并且大部分的結(jié)構(gòu)都可以使用柔性材料進(jìn)行替代，抗破壞能力強(qiáng)；同時柔性驅(qū)動機(jī)構(gòu)通過與不同外殼的組合可以同時實(shí)現(xiàn)步行、爬行、滾動、跳躍、突進(jìn)多種功能，可以應(yīng)用于機(jī)器人，玩具，能量收集等多方面。

中試階段/n透明導(dǎo)電薄膜是平臺式材料，是光電產(chǎn)業(yè)上游重要產(chǎn)品。柔性透明導(dǎo)電薄膜可以用于大尺寸柔性觸控，柔性顯示與照明、薄膜太陽能電池，可穿戴設(shè)備等戰(zhàn)略性新興柔性光電子產(chǎn)業(yè)，解決陶瓷基透明電極面臨主要成分的資源短缺和固有的脆性等不利因素，在相關(guān)領(lǐng)域取代ITO薄膜及金屬網(wǎng)格。本項(xiàng)目開發(fā)從材料到薄膜加工工藝的全鏈條技術(shù)，開發(fā)一系列面向不同光電器件需求的產(chǎn)品。目前，團(tuán)隊(duì)通過第三方機(jī)構(gòu)認(rèn)證的樣品透過率導(dǎo)電性耐彎折特性處于國際先進(jìn)水平。目前，正在進(jìn)行小試階段的研發(fā)工作，高純原料和部分裝備可國產(chǎn)化。

透明柔性電子皮膚是一種基于少壁碳納米管取向陣列/高分子復(fù)合薄膜的通用器件結(jié)構(gòu)，能夠監(jiān)測人體關(guān)節(jié)的彎曲以及拉伸情況。在柔性高分子基底上平鋪一層少數(shù)壁碳納米管取向陣列的透明薄膜，再涂覆一層超薄的彈性高分子以形成表面光滑的碳納米管復(fù)合材料，蒸鍍上電極后即完成柔性電子皮膚的制備。測試彎曲電子皮膚的在不同電壓下的電學(xué)特性，顯示其為歐姆特性，而且電流大小與電子皮膚的彎曲角度呈現(xiàn)出高靈敏度、高度可重復(fù)的線性響應(yīng)，即使彎曲上萬次仍能保持

防損降險 ★ 目前較為有效降低硬膜外麻醉置管風(fēng)險的麻醉導(dǎo)管。 ★ 較大程度避免損傷血管、神經(jīng)，甚至捅破硬脊膜的可能。 ★ 采用目前較為先進(jìn)的彈性式穿刺進(jìn)行硬脊膜外腔置管。 ★ 管壁內(nèi)含三條X顯影線，提高X光下導(dǎo)管影像質(zhì)量。 ★ 導(dǎo)管抗斷裂力達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)10倍以上。 ★ 可為臨床使用者進(jìn)行個性化定制。 輕松盲插 智能穿刺置管，接頭輕松連接且不易脫落，操作過程零技巧，幫助臨床使用者從繁復(fù)的操作手法中解放出來，更簡便快捷地置管，更好地規(guī)避職業(yè)風(fēng)險，減少醫(yī)療事故，避免醫(yī)療糾紛。 適應(yīng)癥 所有硬脊膜外腔麻醉置管，尤其： ★ 實(shí)施剖宮產(chǎn)或無痛分娩的孕婦，靜脈易怒張者； ★ 老人或兒童，血管脆弱者； ★ 凝血功能障礙，易出血者； ★ 非首次硬膜外麻醉，硬膜外腔可能有疤痕、增生者； ★ 先天椎管狹窄，置管有難度者； ★ 需要長時間留置麻醉導(dǎo)管，如癌痛或術(shù)后鎮(zhèn)痛者； ★ 個性化要求：擇時分娩、VIP病人或病情體位等原因，需要確保一次性置管成功以及滿足后續(xù)治療等。