仿生风传种子三维微电子飞行器

研究者通过模仿风传种子,研发了一类以风为被动驱动力的微飞行器,降低了飞行功耗,实现了长时滞空飞行.

弹塑性材料滤波作用的研究——间接杆杆型冲击拉伸试验装置产生加载脉冲的三维弹塑性动力学有限元分析

本文对旋转盘式间接杆杆型冲击拉伸试验装置建立了产生拉伸加载脉冲的三维弹塑性动力学模型 ,使用ANSYS/LSDYNA程序模拟了该装置产生加载脉冲的过程 ,分析了弹塑性材料的滤波作用。数值模拟得到的入射脉冲与实验结果吻合 ,表明该数值模型和方法是有效的。分析结果表明 ,相对于直接连接系统 ,间接连接系统中的前置金属短杆的弹塑性变形直至断裂使锤头与撞块只发生一次撞击 ,即滤去了多次撞击 ,同时滤去了金属短杆与撞块界面扰动力的高幅抖动 ,使扰动力变成幅值较低的平稳脉冲。总之 ,前置金属短杆的作用相当于一个低阈值的低通滤波器。

可延展柔性电子器件力学研讨

2016年3月16—18日，由国际理论与应用力学联合会（International Union of Theoretical and Applied Mechanics，IUTAM）主办、浙江大学承办的国际理论与应用力学联合会关于可延展柔性电子器件力学专题研讨会（IUTAM Symposium on Mechanics of Stretchable Electronics）在杭州举办。

一种骨骼肌驱动的类弹簧生物混合游泳机器人

由活性生物体和软材料骨架构成的生物混合机器人能够响应外部激励并且智能地应对复杂环境,受到越来越多的关注,已成为机器人领域的研究热点和学术前沿.本文构建了一种骨骼肌驱动的类弹簧生物混合游泳机器人,它在电刺激作用下可以实现单向游动.该生物混合游泳机器人由类弹簧软骨架、环状骨骼肌生物软体驱动器和薄膜鳍结构组成.系统的实验研究表明,所培养的环状骨骼肌生物软体驱动器在电刺激下可产生较大的收缩变形和主动收缩力,所组装制备的类弹簧生物混合游泳机器人在电刺激下可在液体环境中实现单向游动前进.这些结果将为设计复杂的生物混合机器人提供科学依据,未来在药物输送、原位活检等医疗健康领域具有重要应用前景.

可延展柔性无机微纳电子器件原理与研究进展

为适应下一代电子产品便携性、形状可变性、人体适用性等方面的进一步需求,近年来基于无机电子材料的可延展柔性电子技术成为全球电子产业界与学术界关注的新焦点.与有机柔性电子学器件不同,可延展柔性无机电子器件指的是建立在柔性基底上的无机电子组件.这种具有柔性的集成电路利用力学设计提供大变形,在保持无机脆性电子器件高性能和高可靠性的同时,具备形状可弯曲、可伸缩等柔性性能.本文综述了近年来无机柔性电子器件的进展,包括力学设计原理、基于界面黏附的转印集成方法以及柔性大变形下的失效机理等,并展望了未来的应用和发展.

可延展结构的设计及力学研究新进展

可延展柔性电子器件克服了传统无机电子器件脆、硬的缺点,在保持优异电学性能的同时,以其优秀的可延展性极大拓展了微电子器件的应用范围,备受国内外学术界和电子产业界瞩目.无机电子器件的可延展柔性化主要通过力学结构设计的方法实现,论文针对近两年具有代表性的三种可延展柔性结构设计,包括分形互联岛桥结构、折纸结构和剪纸结构,简要综述了这些结构的力学研究进展,彰显了力学在可延展柔性电子器件发展中的重要作用,并展望了未来的发展方向.

可延展柔性无机电子器件的转印力学研究综述

可延展柔性无机电子器件将无机电子材料与柔性基体巧妙结合,既保持了无机电子材料优越的电学性能,又具备良好的延展性,在显示、能源、医疗健康、人机交互等领域具有广泛的应用前景.但是无机电子材料无法在柔性基体上直接生长和加工.为解决这一难题,研究者发展了转印技术,将无机薄膜从其生长基体上剥离并印制到柔性基体上,成功实现可延展柔性无机电子器件的制备.本文简要综述了近年来转印技术的发展,阐述了各种转印技术的力学调控黏附机理,突出了力学在转印技术发展过程中的重要作用,并对未来转印技术的发展进行了展望.

高韧柔性电子制备的新途径

柔性电子技术将电子器件制作在柔性基体材料上,赋予传统电子器件可延展、可穿戴等特征.这一技术在各领域,尤其是生物医疗领域有着广泛的应用前景,例如能够与人体表面紧密贴合的柔性电子器件,可以实时检测人体的生理参数,从而可实现从当前疾病的治疗到将来疾病的预防和健康管理的医疗模式转变.

柔性微型无机发光二极管的热管理

基于无机材料的发光二极管(Inorganic Light-Emitting Diodes,简称ILED)由于效率高、寿命长、响应快、方向性好等优点被广泛应用于各个领域,例如固态发光照明、光学通信和光遗传学等.与柔性衬底相结合制备得到的柔性ILED具备了能够任意弯折、扭转或拉伸这些传统LED所没有的特性,可以实现与大脑、皮肤、器官等柔软组织的集成,这为以后临床需要的医疗检测和诊断提供了可能性.本文针对矩形形状柔性ILED的传热过程建立理论和有限元仿真模型,解析得到LED中的温度场分布及其随着LED尺寸的变化规律,所得的理论预测与有限元仿真结果吻合地较好.通过理论模型,建立了ILED无量纲温升的比例定律,并研究了柔性LED正常发光工作时的无量纲温升随无量纲几何和无量纲材料参数的变化规律,这些结果为矩形柔性LED的热管理提供了理论依据,对柔性LED的设计具有一定的指导意义.

形状记忆聚合物万能抓手

使用抓手对物体进行抓取和操纵是生活、生产和科研中的一项基本任务。自然界中,动物有灵活的爪子,人类有灵巧的双手,可以非常轻松地完成这样的任务,但对机械系统来说却是一大挑战,因为机械抓手要处理的物体尺寸跨度大、形状差异大、数量规模大:从几十英寸的显示屏,到几十微米的电子元器件,这些物体横跨宏观(>1 mm)、介观(100μm—1 mm)到微观(<100μm)尺寸;从玻璃片、小钢珠,再到钥匙串,这些物体的形状多种多样;从流水线上分拣的单个物体,到柔性电子器件制备和Micro-LED显示屏组装中成千上万的元件,这些物体的数量规模变化不一,甚至还常常要求先一次性抓取大量元件,再选择性地释放部分元件。

预拉伸对丝蛋白力学性能影响的全原子网络模型

丝蛋白因其复杂的纳米复合结构成为自然界中最强的纤维之一,但是丝蛋白的纳米结构和其力学性能之间的关系仍不明确.在本研究中,我们构建的丝蛋白全原子网络模型充分描述了β-微晶与无定形域交联的拓扑结构.通过该模型我们研究了在外部载荷作用下,丝蛋白的微观结构演化及其应力分布.我们发现纺丝过程中的预拉伸处理可以提升丝蛋白的拉伸强度.研究发现预拉伸处理增强了丝蛋白的网络结构性能,包括预拉伸使得网络内“节点”和“桥”的数量的增加,“节点”的分布更加均匀,“桥”沿加载方向排列等.我们的工作构建了丝蛋白全原子的网络结构模型,该模型能够描述在外载作用下丝蛋白结构演化和变形之间的关系,同时也揭示了预拉伸增强丝蛋白力学性能的分子机制.