摩擦納米發(fā)電機理論與技術(shù)：傳感與高壓電源（第四卷）

目錄
前言
第42章 用于植入式醫(yī)療的摩擦納米發(fā)電機 1
42.1 引言 1
42.2 生物力學(xué)和摩擦納米發(fā)電機 3
42.2.1 生物力學(xué) 3
42.2.2 生物機械能 4
42.2.3 摩擦納米發(fā)電機和可植入器件 4
42.3 可植入性分析 5
42.3.1 異物反應(yīng) 5
42.3.2 耐用的軟封裝材料 6
42.3.3 長期生物相容性和生物安全性 8
42.4 生物傳感 11
42.4.1 心血管系統(tǒng)傳感檢測 12
42.4.2 呼吸系統(tǒng)傳感檢測 16
42.4.3 泌尿系統(tǒng)傳感檢測 21
42.4.4 血管系統(tǒng)傳感檢測 22
42.4.5 胃腸系統(tǒng)傳感檢測 24
42.4.6 神經(jīng)系統(tǒng)傳感檢測 26
42.5 可降解的臨時器件 27
42.6 臨床應(yīng)用前景 30
42.6.1 重要生物方面挑戰(zhàn) 30
42.6.2 重要器件方面挑戰(zhàn) 31
42.6.3 未來研究方向 33
42.7 總結(jié) 34
參考文獻 34
第43章 摩擦電器件在可穿戴傳感設(shè)備方面的應(yīng)用 40
43.1 引言 40
43.2 概述 41
43.3 用于摩擦電可穿戴傳感器的先進材料 44
43.3.1 高分子 44
43.3.2 碳基二維材料 46
43.3.3 導(dǎo)電水凝膠 47
43.3.4 織物 48
43.4 摩擦電器件作為多種類型的可穿戴傳感設(shè)備 51
43.4.1 摩擦電器件作為助聽器/眼鏡/面罩 51
43.4.2 摩擦電器件作為腰帶/手腕/手指/手套傳感器 54
43.4.3 摩擦電器件作為外骨骼/鞋子/鞋墊/襪子 62
43.4.4 基于摩擦電機制的化學(xué)傳感器 65
43.4.5 摩擦電可穿戴傳感系統(tǒng) 67
43.5 集成人工智能的大規(guī)模摩擦電傳感裝置 69
43.6 總結(jié) 73
參考文獻 74
第44章 用于觸覺傳感和人工智能的摩擦納米發(fā)電機 80
44.1 引言 80
44.2 摩擦納米發(fā)電機觸覺矩陣 81
44.2.1 基于摩擦電效應(yīng)的觸覺矩陣 81
44.2.2 基于摩擦電子學(xué)的觸覺矩陣 84
44.2.3 雙模態(tài)觸覺矩陣 86
44.3 單電極觸摸板 90
44.4 人工智能增強觸覺傳感 92
44.4.1 紋理識別 92
44.4.2 機器人夾爪 97
44.4.3 智能鍵盤 100
44.4.4 智能腕帶 102
44.5 神經(jīng)形態(tài)觸覺傳感 105
44.5.1 基于人工突觸的摩擦電神經(jīng)形態(tài)觸覺 105
44.5.2 基于摩擦納米發(fā)電機原理的摩擦電神經(jīng)形態(tài)觸覺 112
44.6 總結(jié) 118
參考文獻 119
第45章 基于人機接口的摩擦納米發(fā)電機 122
45.1 引言 122
45.2 基于摩擦納米發(fā)電機的信息輸入智能鍵盤 123
45.3 基于摩擦納米發(fā)電機的手寫識別人機界面 126
45.4 基于摩擦納米發(fā)電機的手勢識別技術(shù) 128
45.5 基于摩擦納米發(fā)電機的聲學(xué)傳感器 131
45.6 基于摩擦納米發(fā)電機的不同控制應(yīng)用方式 132
45.7 基于摩擦納米發(fā)電機的其他控制應(yīng)用 134
45.8 基于摩擦納米發(fā)電機的指示預(yù)警與輔助交流 135
45.9 基于摩擦納米發(fā)電機的虛擬應(yīng)用 137
45.10 基于摩擦納米發(fā)電機的信息輸出設(shè)備 138
45.11 總結(jié) 139
參考文獻 140
第46章 摩擦納米發(fā)電機在智能家居中的傳感應(yīng)用 144
46.1 引言 144
46.2 智能屋頂 148
46.3 智能地板 150
46.4 智能地毯 151
46.5 智能床 153
46.6 智能枕頭 155
46.7 智能馬桶 157
46.8 智能鎖系統(tǒng) 158
46.9 智能滅菌系統(tǒng) 160
46.10 智能鞋履系統(tǒng) 162
46.11 智能溫室系統(tǒng) 164
46.12 總結(jié) 166
參考文獻 167
第47章 摩擦納米發(fā)電機用于智慧城市感知 172
47.1 引言 172
47.2 面向智慧城市安全的摩擦納米發(fā)電機 174
47.2.1 智慧交通 174
47.2.2 災(zāi)害監(jiān)測 180
47.2.3 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測 181
47.2.4 危險預(yù)警 182
47.2.5 智慧安全 183
47.2.6 環(huán)境保護 184
47.3 摩擦納米發(fā)電機用于智慧城市服務(wù) 188
47.3.1 氣象監(jiān)測 188
47.3.2 智能電網(wǎng) 191
47.3.3 智能水務(wù) 192
47.3.4 智慧物流 193
47.3.5 智能通信 193
47.3.6 智能運動 194
47.4 總結(jié) 196
參考文獻 196
第48章 基于摩擦納米發(fā)電機的自供電物聯(lián)網(wǎng)傳感器 202
48.1 引言 202
48.2 自供電傳感節(jié)點 204
48.2.1 基于摩擦納米發(fā)電機的自供電壓力傳感器 204
48.2.2 基于摩擦納米發(fā)電機的自供電聲學(xué)傳感器 207
48.2.3 基于摩擦納米發(fā)電機的自供電光電探測器 208
48.2.4 基于摩擦納米發(fā)電機的自供電溫度傳感器 210
48.2.5 基于摩擦納米發(fā)電機的自供電濕度傳感器 213
48.2.6 基于摩擦納米發(fā)電機的自供電氣體傳感器 214
48.2.7 基于摩擦納米發(fā)電機的自供電離子濃度傳感器 219
48.3 無線通信 221
48.3.1 藍牙 221
48.3.2 磁共振耦合 222
48.3.3 電場共振 224
48.3.4 放電位移電流 224
48.4 應(yīng)用領(lǐng)域 225
48.4.1 醫(yī)療 225
48.4.2 交通 227
48.4.3 工業(yè)管理 228
48.4.4 農(nóng)業(yè) 231
48.4.5 環(huán)境監(jiān)測 232
48.4.6 人工智能 233
48.5 總結(jié) 236
參考文獻 237
第49章 摩擦納米發(fā)電機作為安全和人類行為的智能傳感器 240
49.1 引言 240
49.2 摩擦納米發(fā)電機用于生物特征識別 241
49.2.1 步態(tài)特征 241
49.2.2 語音特征 243
49.2.3 擊鍵特征 246
49.2.4 書寫特征 249
49.2.5 滑動特征 250
49.3 應(yīng)用 254
49.3.1 自驅(qū)動電子設(shè)備認證 254
49.3.2 自驅(qū)動家居安全 256
49.3.3 自驅(qū)動交通安全 259
49.4 總結(jié) 261
參考文獻 262
第50章 作為高壓源的摩擦納米發(fā)電機 266
50.1 引言 266
50.2 用于增強摩擦納米發(fā)電機性能的材料和通用方法 268
50.2.1 材料選擇 268
50.2.2 材料表面改性 268
50.2.3 通過電荷注入法和真空保護提高摩擦納米發(fā)電機的電壓性能 270
50.2.4 通過補充電荷提高摩擦納米發(fā)電機的電壓 271
50.3 基于介電彈性體和摩擦納米發(fā)電機的人造肌肉 273
50.4 基于壓電陶瓷和摩擦納米發(fā)電機的微執(zhí)行器 276
50.5 基于摩擦納米發(fā)電機的高壓極化材料 278
50.6 由摩擦納米發(fā)電機驅(qū)動的靜電機械手 281
50.7 基于摩擦納米發(fā)電機的靜電吸附和空氣清潔技術(shù) 286
50.8 由摩擦納米發(fā)電機提供動力的電子激發(fā)和離子生成技術(shù) 289
50.9 總結(jié)與展望 293
參考文獻 294
第51章 直流摩擦納米發(fā)電機和傳感應(yīng)用 301
51.1 引言 301
51.2 基于摩擦伏特效應(yīng)的直流摩擦納米發(fā)電機 302
51.2.1 肖特基結(jié) 302
51.2.2 pn 結(jié) 304
51.2.3 摩擦伏特納米發(fā)電機用于傳感器 307
51.3 基于靜電擊穿的直流摩擦納米發(fā)電機 308
51.3.1 工作原理 308
51.3.2 物理模型和輸出限制 309
51.3.3 基本器件結(jié)構(gòu) 311
51.3.4 性能優(yōu)化 312
51.4 用于自供電傳感器的直流摩擦納米發(fā)電機 318
51.5 總結(jié) 321
參考文獻 321
第52章 交互式神經(jīng)形態(tài)類腦器件 325
52.1 引言 325
52.2 神經(jīng)形態(tài)器件的研究背景 326
52.3 交互式神經(jīng)形態(tài)器件的研究進展與前沿動態(tài) 328
52.3.1 仿生受體與突觸器件研究進展 328
52.3.2 觸覺神經(jīng)形態(tài)器件研究進展 333
52.3.3 視覺神經(jīng)形態(tài)器件研究進展 336
52.3.4 神經(jīng)形態(tài)多感官系統(tǒng)研究進展 341
52.4 中國在神經(jīng)形態(tài)器件領(lǐng)域的學(xué)術(shù)地位及發(fā)展動態(tài) 345
52.4.1 在神經(jīng)形態(tài)器件領(lǐng)域的學(xué)術(shù)地位及作用 345
52.4.2 在神經(jīng)形態(tài)器件領(lǐng)域的發(fā)展動態(tài) 345
52.5 作者在該領(lǐng)域的學(xué)術(shù)思想和主要研究成果 348
52.5.1 壓電式人工突觸 348
52.5.2 機械突觸可塑性（摩擦電式人工突觸） 349
52.5.3 機械-光電多模態(tài)人工突觸 352
52.6 交互式神經(jīng)形態(tài)器件發(fā)展重點 353
52.7 總結(jié)與展望 354
參考文獻 355
第53章 用于電子和機器人皮膚的摩擦納米發(fā)電機 366
53.1 引言 366
53.2 基于摩擦納米發(fā)電機的電子及機器人皮膚 368
53.2.1 基于摩擦納米發(fā)電機的自驅(qū)動電子皮膚 368
53.2.2 基于摩擦納米發(fā)電機的機器人電子皮膚 391
53.2.3 摩擦電式機器人電子皮膚的挑戰(zhàn)與展望 405
53.3 總結(jié) 406
參考文獻 406