【AM寧波材料所建所20周年?？坑糜诳纱┐麟娮釉O(shè)備的柔性磁敏材料和器件研究進(jìn)展
柔性電子器件具有柔軟和可變形等機(jī)械靈活性，能夠適應(yīng)各種曲面和復(fù)雜形狀，在可穿戴技術(shù)、醫(yī)療保健、物聯(lián)網(wǎng)和消費(fèi)娛樂等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。柔性磁敏傳感器作為一類獨(dú)特電子器件的代表，結(jié)合了柔性電子器件的機(jī)械柔韌性和磁傳感元件的非接觸探測特性，在可穿戴應(yīng)用領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。例如：將柔性磁傳感器集成到可穿戴設(shè)備中，可以提供定位和導(dǎo)航功能；磁敏電子皮膚可用于監(jiān)測心率、呼吸模式和肌肉活動，為理療、運(yùn)動訓(xùn)練和醫(yī)療保健提供有價值的數(shù)據(jù)；可穿戴磁敏手套允許用戶通過手部運(yùn)動控制各種設(shè)備，為虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）應(yīng)用提供重要方案。
中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所柔性磁電功能材料與器件團(tuán)隊(duì)在李潤偉研究員的帶領(lǐng)下，長期致力于柔性磁電功能材料與器件研究，針對柔性磁電功能材料與器件面臨的變形能力不足、應(yīng)變作用下器件穩(wěn)定性差等問題，揭示了應(yīng)力對柔性磁性薄膜磁各向異性的調(diào)控規(guī)律和微觀機(jī)制，提出了增強(qiáng)柔性磁性薄膜磁各向異性應(yīng)變穩(wěn)定性的基本方法，實(shí)現(xiàn)了柔性磁性薄膜在大應(yīng)變下磁性能的穩(wěn)定性，獲得了在大形變下性能穩(wěn)定的彈性自旋閥磁傳感器，并率先實(shí)現(xiàn)了仿生觸覺傳感器的微應(yīng)力感知與同步數(shù)字信號輸出（Adv. Funct. Mater. 2023, 221490; Nano Lett. 2023, 23, 8073; Nano Energy 2022, 92, 106754; Sci. Robot. 2018, 3, eaat0429; Appl. Phys. Lett. 2017, 111, 132405; Appl. Phys. Lett. 2017, 111, 142403; ACS Nano 2016, 10, 4403; Appl. Phys. Lett. 2012, 100, 12240）。
近期，團(tuán)隊(duì)以“Advances in flexible magnetosensitive materials and devices for wearable electronics”為題，在Advanced Materials上評述了柔性磁敏材料與器件方面的研究進(jìn)展，并綜述了其在可穿戴應(yīng)用上的潛力（圖1）。論文全面概述了柔性磁敏材料、器件和應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了柔性磁性材料的不同制備方法、特點(diǎn)與不足，分析了應(yīng)力調(diào)控柔性材料磁性與電輸運(yùn)性質(zhì)的基本規(guī)律；回顧了各種柔性磁傳感器（霍爾型、磁阻型、巨磁阻抗型、磁電耦合型等）的原理和關(guān)鍵性能特征；綜述了可穿戴柔性磁傳感器在觸覺傳感、地磁導(dǎo)航、生物磁信號探測等方面的應(yīng)用，并對柔性可穿戴磁敏傳感器進(jìn)行了總結(jié)和未來展望，指出了柔性磁敏材料和器件面向大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)。原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202311996。
寧波材料所楊華禮副研究員為論文第一作者，巫遠(yuǎn)招副研究員、劉宜偉研究員和李潤偉研究員為論文通訊作者。本研究得到了國家自然科學(xué)基金（51931011、 52127803、62174165、U20A6001、M-0152、U22A2075、51971233）、中國科學(xué)院青促會（Y2022080）、浙江省“尖兵”“領(lǐng)雁”研發(fā)攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目（2022C01032）、浙江省自然科學(xué)基金（LD22E010002、LD24E010001）、寧波市自然科學(xué)基金（20221JCGY010312）、寧波市重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（2023Z097）、中國博士后科學(xué)基金（2022M723251）等項(xiàng)目的資助。
圖1 柔性磁敏材料、器件和可穿戴應(yīng)用
（磁性材料與器件實(shí)驗(yàn)室 楊華禮）