课题名称:

基于钙钛矿太阳能电池的可穿戴式生物传感器的研究

课题简介:

随着科技的发展,可穿戴设备越来越普及,可穿戴式生物传感器作为一种新型的健康监测设备,具有轻便、易于携带、实时监测等优点。可穿戴式生物传感器能够检测人体的生命体征参数,如心率、血压、血氧含量等,并将数据实时传输给医生或保健专家,实现对个人健康状态的持续监控。

但是可穿戴式生物传感器作为一种可穿戴设备,其大面积应用还面临电池容量及续航时间的限制。利用太阳能电池为其供电,可以克服此难点,延长其使用时间。钙钛矿太阳能电池具有转换效率高、可柔性变形等优点,非常适合可穿戴设备的应用。

本课题拟采用钙钛矿太阳能电池为可穿戴式生物传感器供电,通过对钙钛矿太阳能电池的工作原理学习、传感器的设计与制作,以及供电性能的测试,来探究该可穿戴式生物传感器的实用性。该课题内容符合本科阶段的科研能力,既富有创新性,又易于操作完成。它可以培养学生的科学研究兴趣,并对可穿戴技术及可再生能源技术有更深入的认识。

课题内容:

1. 钙钛矿太阳能电池的工作原理研究

2. 可穿戴式生物传感器的结构设计

3. 传感器的信号采集与处理

4. 钙钛矿太阳能电池的供电性能测试

5. 可穿戴式生物传感器的功能验证

课题创新点:

1. 采用钙钛矿太阳能电池为供电系统

相比普通硅基太阳能电池,钙钛矿太阳能电池转换效率更高,且可制成柔性结构,更适合可穿戴设备的应用。利用这一新型太阳能电池为可穿戴式生物传感器供电,可以克服其电池容量及续航时间的限制,实现全天候的持续监测,这是该课题的一个创新点。

2. 整合设计可穿戴式生物传感器

根据人体工程学要求,综合考虑传感器的轻便性、佩戴舒适性、检测精度等因素,设计制作出一种新的可穿戴式生物传感器,实现对健康参数的持续监测。相比现有商品化可穿戴设备,该设计更加符合使用需求,这是该课题的另一个创新点。

通过这两个创新点的实现,可以进一步拓展可穿戴式生物传感器的应用范围,为个人提供更及时便捷的健康状态监测,推动可穿戴技术的发展。该课题富有一定的原创性与应用价值。

课题研究目的:

1. 掌握钙钛矿太阳能电池的工作原理

钙钛矿太阳能电池是一种新兴的薄膜太阳能电池,相比传统的硅基太阳能电池,具有转换效率高、可柔性变形等优点。通过这个课题的学习,可以使学生掌握钙钛矿太阳能电池的结构、工作原理等知识,为后续的传感器供电系统设计奠定基础。

2. 学习传感器的设计方法

可穿戴式生物传感器的设计需要考虑穿戴舒适性、实时监测、信息传输等因素。通过这个课题的设计与制作,可以训练学生综合运用所学知识的能力,学习并掌握传感器的设计方法。

3. 验证该可穿戴式生物传感器的实用性

在设计完成后,需要对传感器的感应性能、供电系统的工作效果等进行测试验证,来探究该设计方案的可行性及实用性。这可以培养学生的科学探究精神与创新意识。

通过明确研究目的,可以使学生在进行课题的过程中更加重视对基础知识的学习、设计与训练能力的培养,并注重对研究成果的验证,这对提高学生的科研与创新能力很有帮助。