电子学院张晓升教授课题组在自驱动集成微系统领域取得重要进展

文:易青颖 朱辉 图:张晓升 / 来源:电子学院 / 2019-07-24 / 点击量:5044

  近日,电子学院张晓升教授课题组在纳米科学技术领域重要期刊Nano Energy(一区期刊,影响因子15.548)上发表了题为Self-Powered Smart Active RFID Tag Integrated with Wearable Hybrid Nanogenerator”的论文,提出了一种单片全集成自驱动智能射频标签(RFID)微系统。电子科技大学为唯一作者单位,硕士生陈英兰为论文第一作者,张晓升教授为论文唯一通讯作者。

  与传统无源RFID标签通过线圈耦合实现被动供能的方式截然不同,该工作创新地实现了一种主动供能方式,通过引入纳米发电机将人体日常活动中的机械能转化为电能,为RFID射频标签持续供电。这一创新使得RFID标签不再受限于电能供给的严苛范围,无需电池即可穿戴在人体上无人值守地自主工作,结合通信传输协议的创新,其有效传输距离增大了300多倍。

  射频识别技术(RFID)是构建物联网的关键技术,对推动新一代信息技术“电子信息+”的蓬勃发展具有重要意义。RFID标签具有非接触式、低功耗、快速识别目标等特点,在社会经济生活的诸多领域得到了广泛的应用。然而,传统无源RFID标签通常采用电感耦合的方式从阅读器中获取所需的电能,所以其工作距离非常短,通常在厘米级别。此外,无源RFID标签和阅读器之间的信息传递是单向的,标签不能主动发送信息。这些都极大地限制了RFID标签技术的飞速发展和深入应用。

  为了克服上述缺点,张晓升教授课题组提出了一种单片全集成自驱动智能有源RFID标签微系统。该工作提出了一种基于摩擦-电磁复合机理的穿戴式纳米发电机的集成射频识别标签供电策略,有效地将人体日常活动中所产生的机械能转化为电能,为射频识别标签提供稳定可靠、可持续的电能供给。该工作更新了传统无源RFID标签的供能方式,从而使得新型通信传输协议的单片集成成为了可能,进而使得新型智能RFID标签的有效工作距离增大了300多倍达到了33米,且能够与自主研发的手机APP进行实时交互通讯传输。研究团队将所研发的新型自驱动智能有源RFID标签微系统,成功地应用于超远距离自动门禁控制、多目标用户实时识别,展示了其在诸多应用领域具有广阔的应用前景。

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单片全集成自驱动智能有源RFID标签微系统

  张晓升教授是国家青年特聘专家、电子科技大学百人计划入选者、博士生导师。主要研究领域是微电子机械系统(MEMS),在智能电路与集成微系统、面向物联网的穿戴式电子器件、微纳能源采集技术,等多个重要前沿方向上开展了深入的研究工作,取得了一系列研究成果。近五年来,在国际著名学术刊物上共发表论文50余篇,其中影响因子大于12的一区期刊论文14篇,论文已被SCI他引927次(Google引用1563次),其中ESI前1%高被引论文2篇。申请发明专利30余项(授权20项),出版英文专著2本。入选IEEE Transactions on Nanotechnology编委会任Associate Editor,任TRANSDUCERS 2019、IEEE NEMS 2017-2019技术委员会委员及分会主席。累计获得中国电子学会优秀博士学位论文等荣誉奖励20余项。受邀担任Nat. Commun., ACS Nano, Adv. Energy Mater., Nano Energy等多个国际重要学术期刊的审稿人。


  论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519306184


编辑:王晓刚  / 审核:王晓刚  / 发布者:陈伟