在中国材料研究学会2024年中国材料研究学会科学技术奖遴选工作中,经过严格评审,西北工业大学柔性电子研究院博士研究生张洪健获得2024年中国材料研究学会科学技术奖-博士生创新奖。中国材料研究学会是代表中国新材料领域的跨学科、跨领域、跨行业的国家一级学会,中国材料研究学会科学技术奖是经国家科学技术奖励工作办公室批准设立的奖项。
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张洪健同学2019-2023年在柔性电子研究院攻读博士学位,研究方向为柔性传感材料与器件,导师为黄维院士。攻读博士期间围绕过渡金属化合物材料设计及柔性传感器制备,开展了高效稳定的柔性传感技术研究,并在柔性传感材料调控及器件设计方面取得了系列进展。
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论文的主要创新与贡献
论文通过全优功能化设计过渡金属化合物组分、形貌和结构,系统开展了柔性传感器的传感性能研究,并基于高性能柔性器件构建了人体信号监测、人机界面交互和安全监测等系统,主要创新与贡献如下:
(1)提出了高效、安全、低成本的原位氨化方法,探明了不同条件下钒基氮氧化物材料的结构、组分、形貌和电学性质的转变过程;从微纳结构设计和组分调控出发设计了高性能柔性应变传感材料和传感器件,揭示了材料空间形貌、电学性质和器件的传感层厚度与应变传感性能之间的构效关系,有效建立了高性能柔性应变传感器的构筑策略。
(2)建立了基于原位氧化方法的镍基氧化物材料的设计方法和柔性温度传感器件的组装策略,揭示了传感器灵敏度、载流子传输效率和导热性的提升机制及其与器件结构的内在联系;提出了基于镍基氧化物的高性能柔性温度传感器和柔性温度传感阵列的普适性制备方法。
(3)设计了传感器件、电子电路和信号处理一体化应用系统,建立了系统不同模块之间的有效相互作用和联系,展示了基于钒、镍基金属化合物的柔性传感器件在基于人体信号检测的健康监测和人机交互等领域应用的可行性。
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图1 柔性传感器的材料调控、器件制备及应用
博士期间代表性成果
[1] Hongjian Zhang, Kui Xu, Yufei Lu, Haodong Liu, Wenqi Han, Yang Zhao, Ruizi Li, Zhentao Nie, Feng Xu, Jixin Zhu*, Wei Huang*. Robust self-gated-carriers enabling highly sensitive wearable temperature sensors. Applied Physics Reviews, 2021, 8(3), 031416.
[2] Hongjian Zhang, Wenqi Han, Kui Xu, Huijuan Lin, Yufei Lu, Haodong Liu, Ruizi Li, Yuhang Du, Zhentao Nie, Feng Xu, Ling Miao, Jixin Zhu*, Wei Huang*. Stretchable and ultrasensitive intelligent sensors for wireless human-machine manipulation. Advanced Functional Materials, 2021, 31(15), 2009466.
[3] Hongjian Zhang, Wenqi Han, Kui Xu, Yu Zhang, Yufei Lu, Zhentao Nie, Yuhang Du, Jixin Zhu*, Wei Huang*. Metallic Sandwiched-aerogel hybrids enabling flexible and stretchable intelligent sensor. Nano Letters, 2020, 20(5), 3449-3458.
[4] Hongjian Zhang, Yufei Lu, Wenqi Han, Jixin Zhu*, Yu Zhang*, Wei Huang*. Solar energy conversion and utilization: Towards the emerging photo-electrochemical devices based on perovskite photovoltaics. Chemical Engineering Journal, 2020, 393, 124766.
[5] Hongjian Zhang, Fangbao Wang, Yufei Lu, Qihao Sun, Yadong Xu,* Bin-Bin Zhang,* Wanqi Jie, Mercouri G. Kanatzidis. High-sensitivity X-ray detectors based on solution-grown caesium lead bromide single crystals. Journal of Materials Chemistry C, 2020, 8 (4): 1248-1256.
[6] Hongjian Zhang, Jixin Zhu*. Perovskite light-emitting diodes with record high EQE of 20.7% and ECE of 18.6%[J]. Materials Review, 2019, (2), 1.
[7] 张洪健, 朱纪欣, 卢宇飞, 一种可穿戴式温度传感器及其制备方法, CN202110058998.0(发明专利)
[8] 韩汶杞, 朱纪欣, 张洪健, 一种基于柔性应变传感器的机械手同步控制演示仪, CN202020881081.1(实用新型专利)
(文字:张洪健 审核:李鹏)