新發明

聲子晶體高精度微量液體傳感器

在國家納米專項和國家自然科學基金等資助下，深圳先進院醫工所勞特伯醫學影像中心博士生王辰等發明了一種聲子晶體高精度微量液體傳感器，相關核心技術已申報了發明專利。

聲學傳感器利用聲場中的物體參量變化引起聲波的輸出信號變化，實現對物體實時探測。其中聲場能量越局域，越能增強聲波與待測物體的相互作用，越有可能提高傳感靈敏度，這也是設計高靈敏傳感器的核心物理機制之一。

研究人員發現，狹縫聲子晶體結構共振時能夠將能量局限在遠小于波長的狹縫空間，該狹縫聲子晶體系統可用于對微量液體的聲速和密度進行同時傳感，且當液體聲速和密度變化趨勢相反時，該傳感器靈敏度最高。此外，與傳統蘭姆波液體傳感器可測量樣品量具有下限相比，該狹縫聲子晶體液體傳感器的特點是待測樣品量越少，靈敏度越高。該研究成果有望為新型微量液體傳感器的設計提供新的思路和獨特手段。

自供電加速度傳感器

上海微系統與信息技術研究所與香港城市大學的一個聯合研究小組發明了一種新穎的柔性摩擦發電加速度傳感器。不僅不需外界能源實現自供電，而且不用任何保護結構即可以承受15000 g加速度的沖擊。該項研究成果已發表在《納米能源》（Nano Energy）期刊上。

傳統的MEMS加速度傳感器技術成熟，但大多數需要額外電源，而且容易受到抗沖擊力的局限。隨著近年來柔性材料的進步，壓電敏感材料由其結構變形引起的發電屬性，獲得越來越多的關注。

在這篇文章中，研究小組展示了一種具有柔性結構的摩擦電加速度傳感器，無需額外電源，且具有較寬的工作范圍，在0～6m/s2加速度范圍內具有1.33 mV/(m/s2)靈敏度和0.64%非線性，以及15000 g抗沖擊能力。這項研究結合了MEMS技術和柔性電子學，為自供能、抗高沖擊加速度傳感器的研究提供了新思路。

石墨烯原理超靈敏氣體傳感器

富士通公司在近期召開的 2016 IEEE國際電子器件會議上，推出全球首款基于石墨烯原理開發的超靈敏氣體傳感器，能夠探測濃度低于10 ppb的NO2和NH3。該研究為開發能夠快速、靈敏地監測特定氣體組份的緊湊型儀器開辟了道路，可應用于探測大氣污染或人體呼吸中的有機衍生氣體。

傳感器硅晶體管的絕緣柵由石墨烯取代，當氣體分子附著在石墨烯上時，改變了石墨烯的功函數，引起了硅晶體管的閾值變化。當氣體分子從石墨烯層脫離后，石墨烯又會恢復其原始狀態。

該技術能夠實現空氣質量的實時監測，也將簡化人體呼吸的氣體組份監測，從而用于疾病的快速發現。

主動式觸覺傳感器

如今，大規模觸覺傳感系統基于電阻、電容、壓電等各種物理傳感機制，廣泛地應用于柔性電子器件、人機交互和健康監測等領域。北京納米能源與系統研究所王中林和張弛領導的科研團隊，研發了一種基于浮柵式摩擦電子學晶體管陣列的主動式觸覺傳感系統。該系統由10×10陣列構成，每個像素點最小尺寸可達0.5×0.5mm2，通過外部接觸起電產生柵極電壓來調控晶體管的源漏電流大小，從而實現對外部環境的觸覺感知。

實驗結果表明，陣列中每個像素點均展示出很好的靈敏度和響應時間，并可在互不干擾的情況下正常工作，具有良好的耐久性、獨立性和同時性，可實現多點接觸傳感、動態運動檢測、實時軌跡追蹤以及空間觸覺成像。

該研究展示了摩擦電子學器件對外界環境刺激的主動式傳感與人機交互機制，以及未來在可穿戴設備、人工智能、個性化醫療、傳感網絡等領域的應用前景。