探索开启绿色未来的先进材料和传感器新技术——江苏大学机械工程学院吴旋教授

2019-01-05

吴旋，1986年7月生，工学博士，江苏大学机械工程学院教授，硕士生导师。毕业于韩国全南国立大学微机电系统国家重点实验室。中国机械工程学会会员、国际先进材料协会会员、美国电气电子工程师学会（IEEE）会员、韩国传感器学会会员、韩国精密制造学会会员。主要从事自供电式智能物联网、微纳米先进制造等方向的研究。作为主要负责人完成中韩国际合作项目“自供电传感系统的微小型能量采集技术开发”等。近5年在Applied Energy、IEEE-ASME Transactions on Mechatronics、Lab on a Chip、Sensors and Actuators A：Physical等SCI期刊发表论文近30篇。在第五届世界绿色能源学术大会和2018年传感器与执行器国际学术大会上，作为关键发言人作大会特邀主旨口头报告。曾荣获韩国BK21奖学金、全南国立大学全球奖学金、2015年度国家优秀自费留学生奖学金、韩国国家重点实验室优秀研究成果奖以及2018年度杰出科学家奖等多项荣誉。

一、面向自供电式智能物联网的新型绿色能量采集技术开发

吴旋教授作为项目主要负责人与中国科学院上海微系统与信息技术研究所联合完成中韩国际合作项目“自供电传感系统的微小型能量采集技术开发”（项目编号：2012K1A3A1A20031500），利用水凝胶材料实现了将环境振动能量转化为电能，并研发了基于水凝胶材料的自供电式振动传感器和柔性自供电式力学传感器。针对汽车胎压监测系统，研发了一种应用于旋转环境的能量采集装置，可以在0～115 km/h的行驶速度范围内为汽车胎压无线传感器持续供电，不需要使用电池，避免了电池电量有限带来的维护费用和采样率过低导致的用户使用风险，相关成果被国际能源领域专家英国巴斯大学C. R. Bowen教授在Advanced Energy Materials上重点转载和引用。此外，研发了一种非接触耦合式的宽频带振动能量采集技术，相较于传统方法可以在更宽的频率范围内有效采集环境振动能量。开发了一种适用于森林火灾监控的自供电式传感装置，能有效检测火情并报警。

探究了摩擦电能量转换机理和材料表面微纳米结构在旋转环境能量采集的应用；发现基于后屈曲作用机理的两端固支结构悬臂梁的能量采集方法，可获得比传统直悬臂梁更高的输出电压。

二、基于石墨烯的纳米生物传感器研发

吴旋教授作为主要研究人员，参与完成了韩国大学建设计划（WCU计划）项目“基于石墨烯的纳米生物传感器研发”（项目编号：R32-20087），在导电性极佳的单层石墨烯表面成功加工出绝缘石墨烯氧化物纳米级规律图案，并可实现对制备纳米规律图案的有效控制，为新一代基于石墨烯材料的电子器件研发提供了实验和方法支撑。

三、基于液态金属和新兴柔性材料的柔性可拉伸电子器件的研究

针对未来柔性电子器件发展趋势，如可穿戴电子设备、柔性电子屏幕等，吴旋教授基于液态金属和新兴柔性材料的柔性进行了可拉伸电子器件的研究。基于液态金属镓铟锡合金（Galinstan）材料开发了具有自愈性和良好可拉伸性的柔性电子器件和用于液态金属微米级规则图案制备的喷射打印系统；研发了新型基于液态金属的微纳米线路制备方法，并应用于透明柔性电子器件的开发。

此外，吴旋教授作为主要研究人员参与完成了国际生物合作项目“基于人体心脏组织的药品毒性检测系统”（项目编号：N0000894），联合江苏大学和韩国全南国立大学就该项目进行了学术交流与探讨，并于2017年12月在江苏大学成功举办了2017中日韩微纳米先进制造论坛，签署了相关合作协议；作为主要研究人员参与完成国家自然基金面上项目“镁合金阻尼力学行为及减振特性研究”（项目编号：E050301）；作为第二负责人完成企业横向项目（重庆齿轮箱有限责任公司）“风电齿轮箱振动测试试验平台开发”，研发了一套应用于大型风电齿轮箱出厂振动和噪声指标检测的监测系统，可实时远程监测新出厂风电齿轮箱的振动和噪声指标是否合格，解决了之前检测不便和精度低等问题，并可生成日常检测报告。

目前，吴旋教授主要研究工作是面向新一代自供电式智能物联网，研发适用于不同工作环境的宽频带、长寿命、低成本、高效率、零污染的能量采集技术，为物联网持续供能，无需使用电池及其他外接电源，相关技术成果有望在设备状态监测、汽车安全驾驶、智能化农业、航天与军事等领域获得广泛应用，对于缓解能源危机、改善生态环境、促进物联网等新兴智能信息系统的发展有着重要的意义。