芒果体育官网入口 芒果体育app芒果体育官网入口 芒果体育app物联网和 5G 等新兴技术推动了电子纺织品的发展，它们像普通织物一样柔韧、透气，被认为是可穿戴设备的终极形式，将彻底改变人机交互范式。具有能量收集/存储、传感和显示功能的电子纺织品已经通过交织光电纤维制成。对于电子纺织品的实际应用，信息处理设备是将功能电子元件集成在一起形成闭环智能系统的核心构件。然而，传统的具有刚性基板和多层结构的信息处理设备很难满足电子纺织品的柔性、轻便和透气的需求。随着电子纺织品中产生的数据量不断增加，设计强大的编织信息处理设备以无缝适应纺织品的交织结构和复杂变形至关重要，同时也具有挑战性。
受跨突触膜的离子纳米通道的启发，来自复旦大学的学者报告了一种由 Pt/CuZnS 忆阻纤维制成的高度可靠的纺织型忆阻器，具有对齐的纳米通道，在超低设定电压（~0.089 V）下显示出小的设定电压变化（5.6%） 、高开/关比 (~106) 和低功耗 (0.1 nW)。实验证据表明，具有丰富活性 S 缺陷的纳米通道可以锚定银离子并限制其迁移，从而形成有序高效的导电丝。这种忆阻性能使所得的纺织型忆阻器阵列具有很高的设备到设备一致性，并以高识别精度（95%）处理复杂的生理数据，如脑电波信号。本研究的纺织型忆阻器阵列机械耐用，可承受数百次弯曲和滑动变形，并与传感、供电和显示纺织品/纤维无缝结合，形成用于新一代人机交互的全纺织集成电子系统。相关文章以“Highly reliable textile-type memristor by designing aligned nanochannels”标题发表在Advanced Materials。
图 1. 由含纳米通道的 Pt/CuZnS 纤维制成的纺织型忆阻器的设计和结构表征。a) 示意图显示了在前神经元和后神经元之间传输和处理电信号的生物神经网络。b) 示意图显示了用 Pt/CuZnS 纤维和 Ag 纤维电极编织的纺织型忆阻器（左和中）。c) 纺织型忆阻器的照片。d) 通过交错 Pt/CuZnS 纤维(50 μm) 和 Ag 纤维电极 (20 μm) 得到的纺织型忆阻器单元的 SEM 图像。e) Pt 纤维电极上CuZnS 薄膜的横截面 SEM 图像。f) 带有纳米通道的 CuZnS 薄膜的 GISAXS 图像显示两个明显的斑点（标有红色箭头）。g) 纳米通道的高分辨率 TEM 图像。在晶相中形成装饰在纳米通道周围的 CuZnS 的非晶相。h) 以 0.1 mm 的曲率半径弯曲的 Pt/CuZnS 纤维的 SEM 图像。
图 2. 纺织型忆阻器的忆阻性能。a) 演示纺织型忆阻器工作过程的示意图。b、c）分别具有和不具有纳米通道的纺织型忆阻器单元的电流-电压 (I-V) 曲线。d) 由Pt/CuZnS 纤维制成的纺织型忆阻器单元在调查的 100 个开关周期中设定电压的变化。e) 由 Pt/CuZnS 纤维制成的忆阻器单元在 100 个开关周期期间的高电阻状态 (HRS) 的电阻变化。f）具有纳米通道的忆阻器的多级电阻状态的保留情况。g) 包含纳米通道的忆阻器和最先进的平面丝状忆阻器之间的设定电压和标准变化的比较。
图 3. 由含纳米通道的 CuZnS 薄膜制成的纺织型忆阻器的电阻切换机制。a）提案切换机制的示意图。b) 施加电压下具有纳米通道的 CuZnS 薄膜中电场分布的有限元模拟。在纳米通道处形成电场的局部增强。c) 与没有纳米通道的相比，具有纳米通道的 CuZnS 薄膜的 S 2p 的 XPS 光谱显示出向低结合能的负偏移。d) 具有纳米通道的 CuZnS 薄膜的 Mott-Schottky 曲线显示出比没有纳米通道的更低的斜率。e) 包含纳米通道的忆阻器单元的拟合 I-V 曲线显示阻性开关过程遵循空间电荷限制模式。f, g) 当设定电压从 0、0.02 V 增加到 0.1 V 时，含纳米通道的 CuZnS 薄膜和 Ag 电极之间界面区域的 Ag 3d (f) 和 S 2p (g) 的 XPS 光谱。h) High-包含纳米通道的 CuZnS 薄膜的分辨率 TEM（左）显示纳米通道中形成了银丝。i) 当忆阻器处于设定状态时嵌入银丝的纳米通道的横截面TEM图像。
图 4. 纺织型忆阻器在复杂变形下的可靠性和耐久性。a) 显示要弯曲的编织型忆阻器单元的示意图。b) 示意图显示纺织型忆阻器的 Ag 纤维电极（红色）滑动到 Pt/CuZnS 纤维上的不同位置。c, d) 纺织型忆阻器在弯曲不同曲率半径 (c) 和弯曲循环后 (d, 曲率半径为 10 mm) 时的设定电压和电阻状态的变化。e) 当Ag纤维电极沿Pt/CuZnS纤维滑动不同距离时，纺织型忆阻器的设定电压和电阻状态的变化。f, g) 显示 5×5 纺织型忆阻器阵列的示意图 (f) 和 25 个忆阻器单元 (g)在 100 次弯曲循环前后的设定电压图。h) (g) 中 5×5 纺织型忆阻器阵列的空间设定电压直方图显示弯曲前后器件间的高度均匀性。
图 5. 与纺织型忆阻器集成的全纺织集成电子系统的应用。a) 示意图显示了纺织型忆阻器与传感、电源和显示模块集成在一起，形成用于交互应用的全纺织电子系统。b) 全纺织电子系统的系统级框图。传感、供电和显示模块通过辅助电路与纺织型忆阻器相连。c) 由纺织型忆阻器、紫外线光纤传感器和纺织显示器组成的紫外线监测反馈布的照片。d) 套筒处的实时紫外线监控器，以提醒紫外线强度。e) 示意图显示了集成了纺织型忆阻器和纤维摩擦电传感器的智能布。f) 显示“I Love You”手势的照片通过全纺织电子系统翻译并显示在布上。g) 示意图显示实时医疗诊断纺织系统可以识别从癫痫患者收集的“正常”、“癫痫发作间期”和“癫痫发作期”的脑电波。h) 脑电信号的识别准确率达到95%。
总之，本研究通过编织具有对齐纳米通道的 Pt/CuZnS 纤维，展示了一种高度可靠的纺织型忆阻器。它显示了超低设定电压和设定电压变化。CuZnS 层中具有非晶/结晶异质结构的纳米通道提供了受限空间，以促进有序且可靠的导电银丝。纺织品型忆阻器可以与多功能电子纺织品/纤维无缝集成，实现全纺织品智能系统，实现高效舒适的人机交互界面。本研究的纺织品型忆阻器开辟了一条为可穿戴电子产品和智能纺织品开发先进信息处理设备的途径。对于实际的可穿戴应用，应做出大量努力以进一步提高恶劣服务条件下的耐用性，并为大规模阵列级应用实现高设备到设备的可重复性。（文：SSC）
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