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​复旦大学《AFM》:一种高性能且可靠的纺织忆阻器!

 材料科学网 2022-07-01 发表于江西

具有固有横杆结构和高计算能力的忆阻器为灵活的信息处理组件提供了有希望的机会,该组件可以与电子纺织品的交织结构很好地集成。然而,在纤维电极的弯曲表面上实现纳米厚度的均匀无机忆阻层仍然难以实现,从而严重阻碍了纺织忆阻器的应用。

来自复旦大学的学者报道了一种高性能且可靠的纺织忆阻器,该忆阻器由坚固的Pt/CsPbBr3光纤通过电场辅助装配方法制成。纺织忆阻器的周期间变化小于8%,平均设定电压为≈0.16 V,低于大多数平面金属氧化物忆阻器。柔性和机械坚固的Pt/CsPbBr3纤维被编织成可扩展的纺织忆阻器阵列,因而具有良好的器件间再现性。该纺织忆阻器可与纺织电子无缝集成,面向智能服装系统,准确处理复杂的生理信息,从而为智能医疗提供有效的交互接口。相关文章以“Robust Memristive Fiber for Woven Textile Memristor”标题发表在Advanced Functional Materials。

论文链接:

/10.1002/adfm.202201510

图1.Pt/CsPbBr 3纤维和纺织忆阻器。a)通过 EFA 组装法使用Pt/CsPbBr 3纤维制造纺织忆阻器的示意图。b) Pt/CsPbBr 3纤维的扫描电子显微镜 (SEM)(上)和能量色散 X 射线光谱(下)图像。c) 由交错的 Ag 和Pt/CsPbBr 3纤维制成的纺织忆阻器单元的 SEM 图像。d) 由 49 个忆阻器单元组成的纺织忆阻器的照片。e) Pt/CsPbBr 3纤维的横截面SEM图像及其放大图(右上插图)。f)弯曲半径为 20 µm的Pt/CsPbBr 3弯曲光纤的 SEM 图像。g) Pt/CsPbBr 3表面的放大SEM图像纤维在(f)中用黄色虚线框标记。

图2. 纺织忆阻器单元的忆阻特性和稳定性。a) 用于电气特性测量的纺织忆阻器单元示意图。b) 忆阻器的电流-电压曲线,使用 Pt/CsPbBr 3光纤通过 EFA 组装方法应用 50 次连续电压扫描。c) 50 个开关周期内高阻态 (HRS) 和低阻态 (LRS) 的电阻值。d) 忆阻器在不同顺应电流 (CC) 下的电阻开关行为。e) 设置电压分布和 f) 使用 Pt/CsPbBr 3的忆阻器的保持时间光纤通过 EFA 组装和浸涂方法。g) HRS 和 LRS 值作为编织在纺织品中的忆阻器单元以 20 mm 的曲率半径反复弯曲。h) 当银纤维电极以不同位移在 Pt/CsPbBr 3纤维上滑动时的 HRS 和 LRS 值。

图3. 纺织忆阻器阵列的忆阻特性。a,b)纺织忆阻器阵列的示意图和照片。c) 包含 49 个忆阻器单元的纺织忆阻器阵列的电流 - 电压曲线,该阵列使用 EFA 组装方法使用纤维。d) 使用基于 EFA 组装和浸涂方法的纤维的纺织忆阻器阵列的器件成品率 (DY)。e) 包含 49 个忆阻器单元的纺织忆阻器阵列的电流-电压曲线,该阵列使用基于浸涂法的光纤。f)使用EFA组装法制备的纤维的纺织忆阻器阵列的HRS电阻分布。

图4. 纺织品忆阻器识别MNIST图像和心电图模式的处理能力。a) 三层神经网络示意图。b) MNIST 图像和混淆矩阵的识别精度演变与学习时期的对比预测标签与真实标签(插图)。c) 集成纺织忆阻器作为信息处理组件的智能保健服示意图,用于分析生理信息并显示分类结果。d)学习过程后连接到输出神经元的每个类的特征权重值。e) 对应于学习时期和混淆矩阵的 ECG 模式的识别准确度,该矩阵将预测标签与真实标签(插图)进行比较。

本文采用一种高效、简便的电场辅助装配方法,在纤维电极上制备了均匀、坚固的纺织忆阻器用忆阻层。由此制备的Pt/CsPbBr3纤维编织的纺织忆阻器阵列表现出低的设定电压(≈0.16 V)、高循环间均匀性和良好的器件间再现性,这将有效地开启与电子纺织品完美集成的柔性信息处理系统的发展。本文的可扩展纺织忆阻器阵列可以通过处理复杂的生理信息(如具有高识别精度的心电图信号)来充当实时诊断工具。通过传感、显示和供电的集成,纺织忆阻器有望为多功能智能纺织系统提供应用的机会。(文:SCC)

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