该生物传感器由悉尼科技大学工程与 IT 学院的 Francesca Iacopi 教授及其团队开发，附着在面部和头部的皮肤上，以检测大脑发送的电信号。然后可以将这些信号转换为控制自主机器人系统的命令。 生物传感器的一项研究发表在Journal of Neural Engineering。 该传感器由外延石墨烯制成——本质上是多层非常薄、非常坚固的碳——直接生长在硅上碳化硅衬底上。结果是一种高度可扩展的新型传感技术，克服了基于石墨烯的生物传感的三大挑战：腐蚀、耐用性和皮肤接触电阻。 Iacopi 教授说：“我们已经能够将最好的石墨烯（它具有很好的生物相容性和导电性）与最好的硅技术相结合，

传感器是数字化社会的支柱，测量各种类型应用中的广泛物理特性，从日常消费产品到航空航天、汽车、工业、医疗、光学和其他依赖智能传感器的应用中的关键任务系统，基于设备。传感器可以测量温度和压力等各种基本物理量，以及加速度和旋转等动态特性。 对于每种类型的测量，产品开发人员都可以找到具有所需动态范围、灵敏度和准确度的传感器。高度集成的解决方案结合在单个封装和模块中，将多个传感器与信号调理链、处理器甚至光学子系统结合在一起，以支持更复杂的测量方式，例如生物识别、惯性测量和多样化的监测功能。有源化学生物传感器走得更远，将分子嵌入由环氧树脂组成的基质或膜中，在不降低其与感兴趣分子相互作用的能力的情况下固

宾夕法尼亚州立大学领导的跨学科研究团队开发了一种具有强大压电效应的聚合物，与以前的迭代相比，发电效率提高了 60%。 压电材料将机械应力转换为电能，反之亦然，可用于传感器、致动器和许多其他应用。但是，根据电气工程特聘教授张启明的说法，在聚合物（由分子链组成并常用于塑料、药物等的材料）中实现压电可能很困难。 “从历史上看，聚合物的机电耦合一直很低，”张说。 “我们着手改进这一点，因为聚合物的相对柔软性使其成为各种领域（包括生物传感、声纳、人造肌肉等）的软传感器和执行器的理想候选者。” 为了制造这种材料，研究人员故意将化学杂质引入聚合物中。这个过程称为掺杂，允许研究人员调整材料的特性以产生理

谁 华盛顿大学的一个工程团队从蒲公英如何利用风进行种子分发中汲取灵感，开发出可以帮助在大范围内分发无线传感器的小型无电池设备。 什么 该系统的重量约为 1 毫克蒲公英种子的 30 倍，但在微风中仍能行进 100 米，大约相当于足球场的长度，然后由无人机从那里释放。一旦落地，该设备至少可以容纳四个传感器，使用太阳能电池板为其车载电子设备供电，并且可以共享最远 60 米外的传感器数据。由于这些设备板载电子设备，因此要使整个系统像真正的蒲公英种子一样轻是具有挑战性的。研究人员测试了 75 种设计，以确定什么会导致最小的“终端速度”，或设备在空中坠落时的最大速度。为了测量这些设备在风中行进多远，

浦项科技大学 (POSTECH) 研究小组使用无机金属卤化物钙钛矿改进了 p 型半导体晶体管的性能。新技术的最大优势之一是它可以将溶液处理的钙钛矿晶体管简单地印刷成类似半导体的电路。 基于钙钛矿的晶体管通过将具有空穴迁移率的 p 型半导体与 n 型半导体结合来控制电流。与目前正在积极研究的n型半导体相比，制备高性能p型半导体一直是一个挑战。 由于钙钛矿具有优异的导电性，许多研究人员试图将钙钛矿用于p型半导体，但其较差的电学性能和再现性阻碍了其商业化。 为了克服这个问题，研究人员使用改性的无机金属卤化物：三碘化铯锡（CsSnI3），开发了p型钙钛矿半导体，并在此基础上制造了高性能晶体管。该

近 60 年来创造的信息时代为世界提供了互联网、智能手机和闪电般的计算机。使这成为可能的是大约每两年可以封装到计算机芯片上的晶体管数量增加一倍，从而产生了数十亿个原子级晶体管，这些晶体管现在可以装在指甲大小的芯片上。这种“原子尺度”的长度是如此之小，以至于可以看到并计算其中的单个原子。 随着这一倍增现在迅速接近物理极限，美国能源部 (DOE) 的普林斯顿等离子体物理实验室 (PPPL) 已加入行业努力，以扩展这一过程并开发新的方法来生产更强大、更高效和更具成本效益的产品筹码。根据与全球芯片制造设备供应商 Lam Research Corp. 签订的合作研发协议 (CRADA)，实验室科学家现

加州大学伯克利分校的工程师开发了一种用于制造可穿戴技术传感器的新技术，使医学研究人员能够以比现有方法更快且成本低得多的方式对新设计进行原型测试。 该技术取代了光刻技术，后者是用于在洁净室中制造计算机芯片的多步骤工艺。新方法使用价值 200 美元的乙烯基切割机，可将小批量传感器的制造时间缩短近 90%，同时将成本降低近 75%，徐任晓博士说。 “大多数从事医疗设备工作的研究人员都没有光刻技术背景，”徐说。 “我们的方法让他们可以轻松且廉价地在计算机上更改传感器设计，然后将文件发送到乙烯基切割机进行制作。” 研究人员使用可穿戴传感器在较长时间内从患者那里收集医疗数据。它们的范围从皮肤上的粘性

作为一名前大功率电子工程师，我为从早期原型 CAT 扫描系统到粒子加速器的各种应用设计并测试了高压电源。我对高功率微波系统做了同样的事情，从模拟器到测试雷达对敏感飞机电子设备的影响，从一个极端到另一个处理格兰诺拉麦片。 30多年来，我处理了几十千伏的直流电压和几十千瓦的微波功率。 Ed 的博客 SAE Media Group 的 Ed Brown 经过数十年的 EE 工作，已经进入了他的第二个职业：技术编辑。 “我意识到，回顾我的工程时代，并作为一名编辑观看了所有最新和最伟大的作品，鉴于我的工程经验，我对现在正在发生的事情有很多想法，现在我想分享其中的一些。” . 一切都必须设计为具有尽

蒲公英已经进化到可以将它们的种子散布在一公里以上的空气中。 华盛顿大学的研究人员希望以支持农业和环境监测应用的方式为传感器提供这样的距离。 通常，从高处掉落有价值的无线传感器并不是最好的主意。然而，在 Shyam Gollakota 和 Vikram Ayer 教授的带领下，威斯康星大学的团队做到了这一点，创造了一种微型传感器携带装置，当它向地面翻滚时会被风吹走。 像蒲公英种子一样，传感器漂浮在微风中。该装置的重量约为 1 毫克蒲公英种子的 30 倍，在刮风的日子里可以行驶 100 米。 为了保持设备的亮度并确保传感器着陆时太阳能电池板面向天空，华盛顿大学的工程师需要模仿蒲公英的形状。

软机器——使用可变形材料而不是刚性链接的机器人的一个子类别——是一种新兴技术，常用于可穿戴机器人和仿生学（例如假肢）。软体机器人具有卓越的灵活性、出色的适应性和均匀分布的受力，比传统的硬硬机器人提供更安全的人机交互。 软体机器的一个重要组成部分是高精度的应变传感器，用于监测每个软体单元的应变变化，实现高精度的控制回路。首先，软机器的复杂运动要求应变传感器监测从 200% 的广泛应变范围，这超出了传统应变传感器的能力。其次，为了监测软机器的协调运动，需要多个应变传感器来满足不同机器人单元的不同传感任务，这需要繁琐的试错测试。 为了解决这个问题，由化学和生物分子工程教授 Po-Yen Chen

石墨烯——单层六边形排列的碳原子，具有优异的柔韧性和高导电性——可能会影响未来运动检测、触觉传感和健康监测设备的发展。 几种物质可以通过激光辐射转化为碳来制造石墨烯。被称为激光诱导石墨烯 (LIG) 的产品可以具有由原始材料决定的特定特性。通过激光扫描照射聚酰亚胺样品，一种塑料。研究人员通过改变功率、扫描速度、扫描次数和扫描线密度来观察激光加工过程的不同参数如何产生不同的纳米结构。 研究人员发现，从 7.2 瓦到大约 9 瓦的较低功率水平会导致形成具有许多超细层的多孔泡沫。这种 LIG 泡沫具有导电性和良好的耐热性——这两种特性都适用于电子设备的组件。 将功率从大约 9 瓦增加到 12

任何空间，无论是封闭的还是开放的，都容易受到空气中有害生物制剂的扩散。这些生物制剂无声且几乎看不见，在采取措施减轻其影响之前会使生物生病或死亡。人群聚集的场所是恐怖分子策划的生物战袭击的主要目标，但广阔的田野或森林可能会成为空中生物攻击的受害者。 研究人员开发了快速药剂气溶胶检测器 (RAAD)，它是一种高度灵敏且可靠的触发器，用于检测 美国军方的生物战剂预警系统。触发器是关键机制，因为它对某个位置的环境空气的持续监测会发现可能是威胁因素的雾化颗粒的存在。触发器提示检测系统收集颗粒样本，然后启动将颗粒识别为潜在危险生物制剂的过程。 RAAD 通过一个多步骤过程确定生物战剂的存在。首先，

研究人员已开发出电子皮肤（e-skin），可直接应用于真实皮肤上。它由柔软、有弹性的橡胶制成，可以嵌入传感器，监测心率、体温、血糖水平和作为健康指标的代谢副产物以及控制肌肉的神经信号等信息。它不需要电池就可以做到这一点，因为它只使用由人体自身废物之一驱动的生物燃料电池。 人体汗液中含有非常高水平的化学乳酸，这是一种作为正常代谢过程副产品产生的化合物，尤其是在运动过程中由肌肉产生的化合物。内置在电子皮肤中的燃料电池吸收乳酸并将其与大气中的氧气结合，产生水和丙酮酸，这是新陈代谢的另一种副产品。当它们运行时，生物燃料电池会产生足够的电力来为传感器和蓝牙设备供电，该设备类似于将手机连接到汽车音响的蓝

甲醇有时被称为乙醇的致命双胞胎。虽然后者是葡萄酒、啤酒和白酒中令人​​陶醉的成分，但前者是一种在人体代谢时会变得剧毒的化学物质。如果不及时治疗，即使是相对少量的甲醇也会导致失明或致命。 由于酒精发酵也会产生少量甲醇，因此在发展中国家和新兴国家尤其会发生因饮用被甲醇污染的酒精饮料而中毒的案例。每当酒精在后院操作中被不专业地蒸馏时，相关量的甲醇可能最终会出现在酒中。掺有挡风玻璃清洗液或其他含有甲醇的液体的饮料是另一个潜在的中毒原因。 迄今为止，只有在化学分析实验室才能将甲醇与乙醇区分开来。即使是医院也需要相对较大、昂贵的设备来诊断甲醇中毒。这种设备在甲醇中毒最普遍的新兴和发展中国家很少使用。

工程师们使用一种称为深度热成像的新技术远程确定了某些材料表面下的温度。该方法可能适用于传统温度探头无法工作的应用，例如监测半导体性能或下一代核反应堆。 许多温度传感器测量从物体表面发出的热辐射，其中大部分位于红外光谱中。物体越热，它发出的辐射就越多，这是热像仪等设备的基础。然而，深度热成像超越了表面，适用于对红外辐射部分透明的某一类材料。 研究人员能够测量物体发出的热辐射光谱，并使用复杂的算法来推断温度，不仅在表面上，而且在表面下——几十到几百微米内。 在该项目中，该团队加热了一块熔融石英（一种玻璃）并使用光谱仪对其进行分析。然后，他们使用之前开发的计算工具测量样品不同深度的温度读数，其

软压力传感器在包括软机器人、电子皮肤和可穿戴电子设备在内的各个领域都受到了广泛的研究关注。研究人员开发了一种高灵敏度的可穿戴压力传感器，能够灵敏、精确、连续地测量生理和物理信号，在健康监测应用和疾病早期诊断方面显示出巨大潜力。 软压力传感器需要具有高顺应性、高灵敏度、低成本、长期性能稳定性和环境稳定性，才能用于持续的健康监测。传统的固态软压力传感器使用功能材料，包括碳纳米管和石墨烯，已经表现出很好的传感性能；然而，由于可拉伸基材与功能材料之间的距离，这些传感器的可拉伸性有限、信号漂移和长期不稳定。 为了克服这些问题，已将使用液态金属的液态电子设备引入各种可穿戴应用。在这些材料中，Galin

食源性疾病每年在美国约有六分之一的人受到超过 31 种公认的病原体的影响，其中包括 大肠杆菌。大肠杆菌 O157:H7，一种特别苛刻的大肠杆菌菌株。 研究人员开发了一种基于生物发光的检测方法，该检测方法与便携式设备配合使用，可与智能手机和笔记本电脑配合使用，对有害的大肠杆菌进行现场检测。大肠杆菌 在食品样品中。 硅光电倍增管 (SiPM) 设备使用来自生物发光分析的低光来检测食品样品中是否存在导致食源性疾病的细菌。他们还创建了一个带有放大器、比较器和微控制器的电路，通过蓝牙技术将数据发送到笔记本电脑和智能手机。他们使用 3D 打印为 SiPM 设计了一个便携式支架。 为了展示概念验证，该

工程师们创造了一种灵活的电子传感贴片，可以缝在衣服上，以分析汗液中的多种标记。该贴片可用于诊断和监测急性和慢性健康状况，或监测运动或工作场所表现期间的健康状况。该设备由特殊的传感线、柔性电子元件和无线连接组成，用于实时数据采集、存储和处理。 典型的消费者健康监测器可以跟踪心率、温度、血糖、步行距离和其他粗略测量；但是，医疗数据收集或高性能运动或军事应用需要更详细地了解个人的健康、压力和表现。尤其是电解质和其他生物分子等代谢标志物，为准确评估运动表现、工作场所安全、临床诊断和管理慢性健康状况提供了更直接的人体健康指标。 该贴片设备对汗液中存在的重要生物标志物进行实时测量，包括钠和铵离子（电解

通过使用磁场，科学家们开发了一种电子传感器，可以同时处理非接触式和触觉刺激。由于各种刺激信号的重叠，之前的尝试迄今为止未能将这些功能组合在单个设备上。 最大的人体器官——皮肤——可能是身体功能最多样的部分。它不仅能够在几秒钟内区分出最多样化的刺激，而且还可以对广泛范围内的信号强度进行分类。新型传感器是具有相似特性的电子对应物，可以简化虚拟现实应用中人机交互。 当前的系统要么通过仅注册物理触摸来工作，要么通过以非接触方式跟踪对象来工作。两种相互作用途径都结合在传感器上，称为“磁性微机电系统”（m-MEMS）。传感器对不同区域的非接触和触觉交互的电信号进行处理，实时区分刺激的来源，抑制其他来源

科学家们已经开发出可变色、灵活的光子晶体，可用于开发传感器，在下一次地震可能发生时发出警告。可穿戴、坚固且低成本的传感器可以对光、温度、应变或其他物理和化学刺激做出敏感响应，使其成为包括医疗保健和食品安全在内的一系列领域中具有成本效益的智能视觉传感应用的有前景的选择. 生产含有极少量石墨烯的光子晶体的方法产生了广泛的理想品质，其输出可直接被肉眼观察到。自然光下呈深绿色，拉伸后变为蓝色，加热后变为透明。 机械坚固但柔软、独立且灵活的聚合物基蛋白石包含溶液剥离的原始石墨烯。科学家们从蝴蝶翅膀、孔雀羽毛和甲虫壳的仿生能力中获得灵感，其中颜色来自结构而非色素。 其他应用包括用于智能包装的时间-温