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太原理工大學(xué)張虎林教授團(tuán)隊(duì)《Compos. Sci. Technol.》：高適應(yīng)性的熱電水凝膠無源盲文傳輸接口
2023-05-13  來源：高分子科技

  在信息時(shí)代，人們生活改善和社會(huì)進(jìn)步越來越依賴于廣泛使用的電子設(shè)備。對(duì)于視障人士來說，電子設(shè)備用作身體功能的補(bǔ)償意義重大，使他們能夠更容易地獲取信息和交流。其中人機(jī)交互在盲文信息交流方面取得了很大的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)了視障人士、正常人和輔助設(shè)備之間的交互。


圖1. 語音盲文傳輸接口的設(shè)計(jì)


  近期，太原理工大學(xué)信息與計(jì)算機(jī)學(xué)院張虎林教授團(tuán)隊(duì)以Sn2+/Sn4+為氧化還原電對(duì)，以NaCl為額外的電解質(zhì)，制造了一種熱電有機(jī)水凝膠電解質(zhì)（OHE），它顯示出良好的機(jī)械和熱電性能，塞貝克系數(shù)可達(dá)-1.62 mV/K。由于水和DMSO之間存在強(qiáng)氫鍵，OHE表現(xiàn)出抗凍、耐干燥的特性并具有較寬的工作溫度范圍（-20到60 ℃），因此在惡劣的環(huán)境中也能保持穩(wěn)定的機(jī)械性能和熱電輸出性能。鑒于水凝膠良好的綜合性能，OHE被集成為3×2的自供電盲文傳輸接口，它可以輕松地將有規(guī)律的手指觸摸轉(zhuǎn)化為視覺文本和聽覺反饋，實(shí)現(xiàn)了自供電實(shí)時(shí)盲文傳輸和讀出。將OHE應(yīng)用于語音盲文傳輸接口的策略揭示了熱電轉(zhuǎn)換在信息傳輸和人機(jī)交互中的巨大可能性。該工作以“A self-powered thermogalvanic organohydrogel-based touch-to-speech Braille transmission interface with temperature resistance and stretchability”為題發(fā)表在《Composites Science and Technology》上（Composites Science and Technology 2023，239，110077），IF=9.8。文章第一作者是太原理工大學(xué)碩士研究生李寧，通訊作者為張虎林教授和張益霞副教授，該研究得到山西省自然科學(xué)基金和山西省科技合作與交流專項(xiàng)的支持。 


圖2. 水凝膠力學(xué)性能表征 


圖3. 水凝膠綜合熱電性能表征 


圖4. OHE用于自供電盲文傳輸?shù)膽?yīng)用展示


  該成果是張虎林教授團(tuán)隊(duì)關(guān)于凝膠熱電器件研究的最新進(jìn)展之一，這項(xiàng)工作構(gòu)想了基于熱電效應(yīng)的熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)在信息傳輸和人機(jī)交互中的廣闊前景。在過去的兩年中，團(tuán)隊(duì)制備了一系列基于不同聚合物網(wǎng)絡(luò)和熱電氧化還原對(duì)的熱電凝膠器件，并致力于開拓凝膠熱電器件的應(yīng)用場(chǎng)景。取得了一系列的研究成果，具體詳見：新型氧化還原對(duì)SO4/32- 的熱電水凝膠(Nano Energy. 2023, 106, 108077)，用于熱管理和熱回收的無水熱電凝膠(ACS Appl. Polym. Mater. 2023, 10.1021/acsapm.3c00481)，基于深度學(xué)習(xí)算法的嬰兒智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)(Adv. Funct. Mater. 2022, 32, 2204803)，太陽能熱能收集器件(Nano Energy. 2022, 100, 107449，Sens. Actuat. A-Phys, 2023, 354, 114305)，無源呼吸、體溫等體征監(jiān)測(cè)策略(ACS Appl. Mater. Interfaces. 2022, 14, 48743，ACS Appl. Mater. Interfaces. 2021,13, 37306，J. Mater. Chem. C, 2022, 10, 13789，Nano Research, 2023, 10.1007/s12274-023-5621-2)等。


  作者簡(jiǎn)介： 張虎林，太原理工大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師、學(xué)術(shù)委員會(huì)委員，山西省青年拔尖人才、三晉英才-拔尖骨干人才、山西省高？萍脊，山西省青年科技工作者協(xié)會(huì)理事、中國(guó)青年科技工作者協(xié)會(huì)理事、四川省杰出青年基金獲得者。2014年博士畢業(yè)于重慶大學(xué)，2012年8月到2014年1月赴美國(guó)佐治亞理工學(xué)院聯(lián)合培養(yǎng)，2017年在香港理工大學(xué)訪學(xué)1年。研究領(lǐng)域?yàn)槲⒓{能源收集與無源傳感。目前，已在Adv. Mater.、Nano Lett.、ACS Nano、Adv. Funct. Mater.、Nano Energy等國(guó)際一流學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表SCI論文100余篇，其中第一/通訊作者45篇（22篇IF>10），論文被引用6500余次，h因子為39，申請(qǐng)美國(guó)專利4項(xiàng)、中國(guó)專利9項(xiàng)（已授權(quán)5項(xiàng)），所做的工作曾被CNN、BBC、NanoWerk、科學(xué)網(wǎng)、太原日?qǐng)?bào)等報(bào)道，研究成果獲評(píng)2019年山西省自然科學(xué)二等獎(jiǎng)（排名第1）、JMCC Emerging Investigators-2022。主持國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目、山西省自然科學(xué)基金、四川省杰出青年基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃子課題等，另參與多項(xiàng)國(guó)家級(jí)課題。


  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2023.110077

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（責(zé)任編輯：xu）
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