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电子科技大学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
2019-07-25
电子科技大学
作者:

  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。

  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。

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