Flexible piezoelectric Thin-Film energy harvesters and nanosensors for biomedical applications

Advanced Healthcare Materials

Volumn 4, Issue 5, 2015, Pages 646-658

  Hwang, Geon Tae ^a   Byun, Myunghwan ^a   Jeong, Chang Kyu ^a   Lee, Keon Jae ^a  

^a Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)   (South Korea)

Author keywords

Energy harvesters; Flexible sensors; Piezoelectrics; Self powered biomedical systems; Thin film nanogenerators

Indexed keywords

BIOCOMPATIBILITY; BIOMIMETICS; DIAGNOSIS; ENERGY HARVESTING; FLEXIBLE ELECTRONICS; MEDICAL APPLICATIONS; NANOSENSORS; NANOTECHNOLOGY; PACEMAKERS; PEROVSKITE; PEROVSKITE SOLAR CELLS; PIEZOELECTRICITY; THIN FILM CIRCUITS; VIBRATIONS (MECHANICAL);

BIOMEDICAL APPLICATIONS; BIOMEDICAL SYSTEMS; ENERGY HARVESTER; FLEXIBLE SENSOR; PEROVSKITE THIN FILMS; PIEZOELECTRIC ENERGY HARVESTING; PIEZOELECTRIC THIN FILMS; PIEZOELECTRICS;

THIN FILMS;

ARTICLE; ARTIFICIAL CELL; BIOMEDICAL TECHNOLOGY ASSESSMENT; BIOMEDICINE; CELL ACTIVITY; CELL FUNCTION; FLEXIBLE PIEZOELECTRIC THIN FILM ENERGY HARVESTER; HAIR CELL; HEART STIMULATION; HUMAN; IN VIVO STUDY; MEDICAL DEVICE; MEDICAL RESEARCH; MOLECULAR DYNAMICS; NANOSENSOR; OUTCOME ASSESSMENT; PRIORITY JOURNAL; PROCESS DEVELOPMENT; PRODUCT DEVELOPMENT; QUALITY CONTROL; SINUS NODE; BIOMEDICAL ENGINEERING; DEVICES; EQUIPMENT DESIGN; MEDICAL ELECTRONICS; NANOTECHNOLOGY; PROSTHESES AND ORTHOSES;

BIOMATERIAL; BIOMIMETIC MATERIAL;

BIOCOMPATIBLE MATERIALS; BIOMEDICAL ENGINEERING; BIOMIMETIC MATERIALS; ELECTRONICS, MEDICAL; EQUIPMENT DESIGN; HUMANS; NANOTECHNOLOGY; PROSTHESES AND IMPLANTS;

EID: 84928372224     PISSN: 21922640     EISSN: 21922659     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adhm.201400642     Document Type: Article

References (71)

1. G. D. Nelson, Tex. Heart Inst. J. 1993, 20, 12.
2. B. Condon, D. Hadley, Clin. Radiol. 2004, 59, 1145.
3. J. S. Perlmutter, J. W. Mink, Annu. Rev. Neurosci. 2006, 29, 229.
4. M. Schwarz, R. Hauschild, B. J. Hosticka, J. Huppertz, T. Kneip, S. Kolnsberg, L. Ewe, H. K. Trieu, IEEE Trans. Circuits 1999, 46, 870.
5. H. G. Mond, J. G. Sloman, R. H. Edwards, Pacing Clin. Electrophysiol. PACE 1982, 5, 278.
6. V. S. Mallela, V. Ilankumaran, N. S. Rao, Indian Pacing Electrophysiol. J. 2004, 4, 201.
7. F. W. Horlbeck, F. Mellert, J. Kreuz, G. Nickenig, J. O. Schwab, J. Cardiovasc. Electrophysiol. 2012, 23, 1336.
8. M. J. Wilhelm, C. Schmid, D. Hammel, S. Kerber, H. M. Loick, M. Herrmann, H. H. Scheld, Ann. Thoracic Surg. 1997, 64, 1707.
9. C. Dagdeviren, B. D. Yang, Y. W. Su, P. L. Tran, P. Joe, E. Anderson, J. Xia, V. Doraiswamy, B. Dehdashti, X. Feng, B. W. Lu, R. Poston, Z. Khalpey, R. Ghaffari, Y. G. Huang, M. J. Slepian, J. A. Rogers, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2014, 111, 1927.
10. K. I. Park, M. Lee, Y. Liu, S. Moon, G. T. Hwang, G. Zhu, J. E. Kim, S. O. Kim, D. K. Kim, Z. L. Wang, K. J. Lee, Adv. Mater. 2012, 24, 2999.
11. S. Xu, Y. Qin, C. Xu, Y. G. Wei, R. S. Yang, Z. L. Wang, Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 366.
12. X. D. Wang, Am. Ceram. Soc. Bull. 2013, 92, 18.
13. D. A. Wang, K. H. Chang, Microelectron. J. 2010, 41, 356.
14. L. Wang, F. G. Yuan, Smart Mater. Struct. 2008, 17.
15. H. W. Kim, A. Batra, S. Priya, K. Uchino, D. Markley, R. E. Newnham, H. F. Hofmann, Jpn. J. Appl. Phys. 2004, 43, 6178.
16. G. T. Hwang, D. Im, S. E. Lee, J. Lee, M. Koo, S. Y. Park, S. Kim, K. Yang, S. J. Kim, K. Lee, K. J. Lee, ACS Nano 2013, 7, 4545.
17. W. A. MacDonald, J. Mater. Chem. 2004, 14, 4.
18. M. Kaltenbrunner, T. Sekitani, J. Reeder, T. Yokota, K. Kuribara, T. Tokuhara, M. Drack, R. Schwodiauer, I. Graz, S. Bauer-Gogonea, S. Bauer, T. Someya, Nature 2013, 499, 458.
19. Z. L. Wang, J. H. Song, Science 2006, 312, 242.
20. Z. L. Wang, Adv. Mater. 2012, 24, 280.
21. K. I. Park, S. Xu, Y. Liu, G. T. Hwang, S. J. L. Kang, Z. L. Wang, K. J. Lee, Nano Lett. 2010, 10, 4939.
22. Y. Qi, N. T. Jafferis, K. Lyons, C. M. Lee, H. Ahmad, M. C. McAlpine, Nano Lett. 2010, 10, 524.
23. K.-I. Park, J. H. Son, G.-T. Hwang, C. K. Jeong, J. Ryu, M. Koo, I. Choi, S. H. Lee, M. Byun, Z. L. Wang, K. J. Lee, Adv. Mater. 2014, 26, 2514.
24. J. Kwon, W. Seung, B. K. Sharma, S. W. Kim, J. H. Ahn, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 8970.
25. G.-T. Hwang, H. Park, J.-H. Lee, S. Oh, K.-I. Park, M. Byun, H. Park, G. Ahn, C. K. Jeong, K. No, H. Kwon, S.-G. Lee, B. Joung, K. J. Lee, Adv. Mater. 2014, 26, 4880.
26. T. D. Nguyen, N. Deshmukh, J. M. Nagarah, T. Kramer, P. K. Purohit, M. J. Berry, M. C. McAlpine, Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 587.
27. H. S. Lee, J. Chung, G.-T. Hwang, C. K. Jeong, Y. Jung, J.-H. Kwak, H. Kang, M. Byun, W. D. Kim, S. Hur, S.-H. Oh, K. J. Lee, Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 6914-6921.
28. G. A. Zhu, R. S. Yang, S. H. Wang, Z. L. Wang, Nano Lett. 2010, 10, 3151.
29. X. D. Wang, J. H. Song, J. Liu, Z. L. Wang, Science 2007, 316, 102.
30. X. D. Wang, Nano Energy 2012, 1, 13.
31. Y. F. Hu, Y. Zhang, C. Xu, G. A. Zhu, Z. L. Wang, Nano Lett. 2010, 10, 5025.
32. C. K. Jeong, I. Kim, K. I. Park, M. H. Oh, H. Paik, G. T. Hwang, K. No, Y. S. Nam, K. J. Lee, Acs Nano 2013, 7, 11016.
33. K.-I. Park, C. K. Jeong, J. Ryu, G.-T. Hwang, K. J. Lee, Adv. Energy Mater. 2013, 3, 1539.
34. C. K. Jeong, K.-I. Park, J. Ryu, G.-T. Hwang, K. J. Lee, Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 2620.
35. S. Y. Xu, Y. W. Yeh, G. Poirier, M. C. McAlpine, R. A. Register, N. Yao, Nano Lett. 2013, 13, 2393.
36. I. R. Henderson, Piezoelectric Ceramics: Principles and Applications, APC International, Ltd., Mackeyville, PA, USA 2002.
37. S. Y. Xu, G. Poirier, N. Yao, Nano Lett. 2012, 12, 2238.
38. C. K. Jeong, K.-I. Park, J. H. Son, G.-T. Hwang, S. H. Lee, D. Y. Park, H. E. Lee, H. K. Lee, M. Byun, K. J. Lee, Energy Environ. Sci. 2014.
39. K. I. Park, S. Y. Lee, S. Kim, J. Chang, S. J. L. Kang, K. J. Lee, Electrochem. Solid State 2010, 13, G57.
40. S. H. Shin, Y. H. Kim, M. H. Lee, J. Y. Jung, J. Nah, ACS Nano 2014, 8, 2766.
41. T. R. Shrout, S. J. Zhang, J. Electroceram. 2007, 19, 113.
42. M. K. Kelly, O. Ambacher, R. Dimitrov, R. Handschuh, M. Stutzmann, Phys. Status Solidi A 1997, 159, R3.
43. T. I. Kim, Y. H. Jung, J. Z. Song, D. Kim, Y. H. Li, H. S. Kim, I. S. Song, J. J. Wierer, H. A. Pao, Y. G. Huang, J. A. Rogers, Small 2012, 8, 1643.
44. R. A. Street, Adv. Mater. 2009, 21, 2007.
45. Y. H. Do, M. G. Kang, J. S. Kim, C. Y. Kang, S. J. Yoon, Sens. Actuators A-Phys. 2012, 184, 124.
46. Y. F. Hu, L. Lin, Y. Zhang, Z. L. Wang, Adv. Mater. 2012, 24, 110.
47. M. Southcott, K. MacVittie, J. Halamek, L. Halamkova, W. D. Jemison, R. Lobel, E. Katz, Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 6278.
48. Z. W. Yin, H. S. Luo, P. C. Wang, G. S. Xu, Ferroelectrics 1999, 229, 207.
49. H. X. Fu, R. E. Cohen, Nature 2000, 403, 281.
50. S. W. Bedell, K. Fogel, P. Lauro, D. Shahrjerdi, J. A. Ott, D. Sadana, J. Phys. D Appl. Phys. 2013, 46, 152002.
51. Y. J. Zhai, L. Mathew, R. Rao, D. W. Xu, S. K. Banerjee, Nano Lett. 2012, 12, 5609.
52. D. N. Rushton, Physiol. Meas. 1997, 18, 241.
53. C. L. Schmidt, P. M. Skarstad, J. Power Sources 2001, 97-8, 742.
54. L. Gu, N. Y. Cui, L. Cheng, Q. Xu, S. Bai, M. M. Yuan, W. W. Wu, J. M. Liu, Y. Zhao, F. Ma, Y. Qin, Z. L. Wang, Nano Lett. 2013, 13, 91.
55. T. E. Starzl, R. A. Gaertner, R. C. Webb Jr., Circulation 1955, 11, 952.
56. C. Pan, Z. Li, W. Guo, J. Zhu, Z. L. Wang, Angew. Chem. 2011, 50, 11192.
57. T. Inaoka, H. Shintaku, T. Nakagawa, S. Kawano, H. Ogita, T. Sakamoto, S. Hamanishi, H. Wada, J. Ito, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2011, 108, 18390.
58. E. Venkatragavaraj, B. Satish, P. R. Vinod, M. S. Vijaya, J. Phys. D Appl. Phys. 2001, 34, 487.
59. H. Shintaku, T. Kobayashi, K. Zusho, H. Kotera, S. Kawano, J. Micromech. Microeng. 2013, 23, 11.
60. Z. Li, G. A. Zhu, R. S. Yang, A. C. Wang, Z. L. Wang, Adv. Mater. 2010, 22, 2534.
61. M. A. Karami, D. J. Inman, Appl. Phys. Lett. 2012, 100, 4.
62. J. L. Arlett, E. B. Myers, M. L. Roukes, Nat. Nanotechnol. 2011, 6, 203.
63. D. J. Montell, Science 2008, 322, 1502.
64. D. H. Kim, J. Viventi, J. J. Amsden, J. L. Xiao, L. Vigeland, Y. S. Kim, J. A. Blanco, B. Panilaitis, E. S. Frechette, D. Contreras, D. L. Kaplan, F. G. Omenetto, Y. G. Huang, K. C. Hwang, M. R. Zakin, B. Litt, J. A. Rogers, Nat. Mater. 2010, 9, 511.
65. Z. L. Wang, G. Zhu, Y. Yang, S. H. Wang, C. F. Pan, Mater Today 2012, 15, 532.
66. S. W. Hwang, H. Tao, D. H. Kim, H. Y. Cheng, J. K. Song, E. Rill, M. A. Brenckle, B. Panilaitis, S. M. Won, Y. S. Kim, Y. M. Song, K. J. Yu, A. Ameen, R. Li, Y. W. Su, M. M. Yang, D. L. Kaplan, M. R. Zakin, M. J. Slepian, Y. G. Huang, F. G. Omenetto, J. A. Rogers, Science 2012, 337, 1640.
67. C. Dagdeviren, S. W. Hwang, Y. W. Su, S. Kim, H. Y. Cheng, O. Gur, R. Haney, F. G. Omenetto, Y. G. Huang, J. A. Rogers, Small 2013, 9, 3398.
68. D. Son, J. Lee, S. Qiao, R. Ghaffari, J. Kim, J. E. Lee, C. Song, S. J. Kim, D. J. Lee, S. W. Jun, S. Yang, M. Park, J. Shin, K. Do, M. Lee, K. Kang, C. S. Hwang, N. S. Lu, T. Hyeon, D. H. Kim, Nat. Nanotechnol. 2014, 9, 397.
69. M. Koo, K. I. Park, S. H. Lee, M. Suh, D. Y. Jeon, J. W. Choi, K. Kang, K. J. Lee, Nano Lett. 2012, 12, 4810.
70. R. Yang, Y. Qin, C. Li, G. Zhu, Z. L. Wang, Nano Lett. 2009, 9, 1201.
71. Y. F. Hu, Y. Zhang, C. Xu, L. Lin, R. L. Snyder, Z. L. Wang, Nano Lett. 2011, 11, 2572.