由悉尼科技大学（UTS）工程与IT学院Francesca Iacopi教授团队开发，该生物传感器贴附面部与头部皮肤，检测大脑发出的电信号。这些信号可转化为指令控制自主机器人系统。 相关研究发表于《神经工程期刊》。 传感器由外延石墨烯制成——本质上是直接在碳化硅衬底硅上生长的多层极薄、极强碳。结果是高度可扩展的新型传感技术，克服了石墨烯生物传感的三大挑战：腐蚀、耐久性、皮肤接触电阻。 “我们结合了石墨烯极佳生物相容性与导电性，与硅技术的优势，使生物传感器极具韧性与鲁棒性。”Iacopi教授说。 石墨烯是生物传感器开发常用纳米材料。但迄今许多产品为一次性应用，易因接触汗水等皮肤水分而脱层。 相比之

传感器是数字化社会骨干，在从日常消费品到航空航天、汽车、工业、医疗、光学等关键任务系统的每类应用中，测量广泛物理特性。传感器可测温度、压力等基本物理量，也测加速度、旋转等动态特性。 针对每种测量，产品开发者可找到具备所需动态范围、灵敏度、精度的传感器。集成单封装模块中，高集成方案融合多传感器与信号调理链、处理器、甚至光学子系统，支持生物识别、惯性测量、多元监测等复杂测量模态。有源化学生物传感器更进一步，将分子嵌入环氧树脂基质或膜中，固定分子又不降解其与目标分子相互作用能力。事实上，环氧与硅化合物在所有类型传感器中扮演关键角色。 无论基于简单结器件、先进微机电系统（MEMS）器件、甚至生物传感

宾州州立大学牵头跨学科研究团队开发出具强压电效应的聚合素，发电效率较前代提升60%。 压电材料将机械应力转化为电能，或反之，可用于传感器、执行器等众多应用。但据电气工程杰出教授Qiming Zhang称，在聚合物——由分子链组成、常用于塑料、药物等——中实现压电效应颇具难度。 “历史上聚合物机电耦合极低，”Zhang说。“我们致力改进此点，因聚合物相对柔软使其成为生物传感、声纳、人造肌肉等领域软传感器与执行器的优秀候选。” 为创造材料，研究者故意在聚合物引入化学杂质。此掺杂过程允许研究者调控材料性质产生期望效应——前提是整合正确杂质数量。掺杂过少可能阻止期望效应启动，过多可能引入妨碍材料功能

谁 华盛顿大学工程团队从蒲公英利用风力传播种子获灵感，开发微型无电池装置，可助无线传感器大面积分布式部署。 是什么 系统重量约为1毫克蒲公英种子30倍，微风中仍可从无人机释放点飞行达100米（约足球场长度）。落地后，装置至少容纳四个传感器，用太阳能板为车载电子供电，可共享传感器数据达60米远。因搭载电子元件，难使整个系统像真蒲公英种子般轻。研究者测试75种设计确定能导致最小“终端速度”（即装置穿过空气的最大速度）。为测量风中飞行距离，研究者在校园手抛或无人机从不同高度投放。 相关链接： 后院科学法助力环境监测 芯片上传感器实现实时环境监测 自主机器人漫游车助力气候变化监测 哪里 华盛顿大学，

浦项科技大学（POSTECH）研究团队利用无机金属卤化物钙钛矿提升了p型半导体晶体管性能。新技术最大优势：使溶液法钙钛矿晶体管可像印刷文档一样简单印刷为半导体电路。 钙钛矿基晶体管通过结合展现空穴迁移率的p型半导体与n型半导体控制电流。相比积极研究的n型半导体，制造高性能p型半导体一直是挑战。 许多研究者试利用钙钛矿优异导电性做p型半导体，但其较差电学性能与可重复性阻碍商业化。 为克服此问题，研究者用改性无机金属卤化物：碘化亚锡铯（CsSnI3），开发p型钙钛矿半导体并基于此制造高性能晶体管。该晶体管展现50 cm²V⁻¹s⁻¹以上高空穴迁移率、10⁸以上开关电流比，为迄今开发钙钛矿半导体晶

近60年信息时代创造了互联网、智能手机、闪电般的计算机。支撑此进程的是晶体管封装密度约每两年翻倍，如今数十亿原子级晶体管塞进指甲盖大小芯片。这种“原子级”尺寸小到能看见并数清单个原子。 随着翻倍逼近物理极限，美国能源部（DOE）普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）加入产业行列，延续工艺并开发新方法生产更强、更高效、更具成本效益的芯片。实验室科学家现通过建模精准预测原子级芯片制造关键步骤，这是PPPL在与全球芯片设备供应商Lam Research公司合作研究开发协议（CRADA）下的首项研究。 “这只是整个流程中一个小环节，”低温等离子体表面相互作用副实验室主任、论文合著者David Gra

加州大学伯克利分校工程师开发出可穿戴技术传感器新制造工艺，让医学研究人员能比现有方法快得多、便宜得多地原型测试新设计。 新工艺取代光刻——在洁净室制造计算机芯片的多步骤工艺。新法使用200美元乙烯基切割机，将小批量传感器制造时间缩减近90%，成本降低近75%，Renxiao Xu博士说。 “大多数从事医疗设备研究者无光刻背景，”Xu说。“我们的方法让他们易于在电脑修改传感器设计，发送文件到乙烯基切割机即可制造。” 可穿戴传感器供研究者长期采集患者医疗数据。范围从皮肤贴片到器官植入柔性装置。 这些装置含扁平导线（互连）、传感器、电源、天线，向手机App或其他接收器通信数据。为维持全功能，必须随

作为前高压电子工程师，我为从早期CT扫描原型到粒子加速器的多种应用设计测试高压电源。高功率微波系统亦然：从模拟雷达对敏感航空电子设备影响到加工麦片。30余载，我处理数十千伏直流电压与数十千瓦微波功率。 Ed的博客 资深电气工程师Ed Brown在SAE Media Group担任技术编辑，开启第二职业生涯。 “回顾工程生涯、以编辑身份见证最新前沿，我有许多结合工程经验的思考，想现在分享一些。” 所有设计必须尽可能留足安全裕度、以故障安全为目标。意味着预先思考系统可能失效的方式，设计将失效导致伤害或损坏的概率最小化。例如用电子“熔断器”在传感器信号负载电流骤增时微秒级安全短路输出。但那是主动系统

蒲公英进化出让种子在空中飞散超千米的能力。 华盛顿大学研究者希望赋予传感器同等飞行距离，服务农业与环境监测应用。 通常从高空投放珍贵无线传感器非佳策。但由Shyam Gollakota与Vikram Ayer教授领导的UW团队恰恰这么做，创造出微型传感器承载装置，随风翻滚向地面飘落。 像蒲公英种子，传感器随微风漂浮。装置重量约为1毫克蒲公英种子30倍，有风天可飞行达100米。 为保持装置轻量并确保传感器太阳能板朝天着陆，UW工程师需模仿蒲公英形状。 “蒲公英种子结构原理：中心点与向外细刚毛减缓下落。我们用其2D投影创建基础结构设计。”第一作者、艾伦学院助理教授Vikram Iyer说。“增重后

软体机器——使用可变形材料而非刚性连杆的机器人子类——是新兴技术，常用于可穿戴机器人与仿生学（如假肢）。软体机器人提供卓越柔性、卓越适应性、均匀分布力，比传统刚性硬质机器人提供更安全人机交互。 软体机器关键组件是高精度应变传感器，监测各软体单元应变变化实现高精度控制回路。第一，软体机器复杂运动要求应变传感器监测200%宽应变范围，超越常规应变传感器能力。第二，为监测软体机器协调运动，需多个应变传感器满足不同机器人单元不同感测任务，需繁琐试错测试。 为解决此问题，马里兰大学（UMD）Po-Yen Chen教授领导的化学与生物分子工程研究团队创建机器学习（ML）框架，辅助构建预测模型，可用于两大

石墨烯——六方排列的单层碳原子，具超强柔韧性与高导电性——可影响未来运动检测、触觉感知、健康监测设备发展。 多种物质可经激光辐射转化为碳制造石墨烯。称激光诱导石墨烯（LIG），产物特定性质取决于原始材料。聚酰亚胺（一种塑料）样品经激光扫描辐射。研究者改变功率、扫描速度、通数、扫描线密度，观察激光加工参数如何创造不同纳米结构。 研究发现较低功率（7.2瓦至约9瓦）形成多超细层多孔泡沫。此LIG泡沫展现导电性与尚可的耐热损伤性——均为电子器件组件有用特性。 功率从约9瓦增至12.6瓦，将LIG形成模式从泡沫变为小纤维束。随激光功率增加束径变粗，更高功率促进纤维网络网状生长。纤维结构导电性优于泡沫

任何空间，封闭或开放，均易受有害气溶胶生物制剂扩散威胁。这些生物制剂无声近乎不可见，在采取缓解措施前即可致病致死。人群聚集场所是恐怖分子生物战攻击主要目标，但田野森林等开阔地也可能遭空中生物攻击。 研究者开发出快速气溶胶探测器（RAAD），作为美军生物战制剂预警系统的高灵敏可靠触发器。触发器是关键机制：持续监测场所环境空气，捕捉可能为威胁制剂的气溶胶颗粒。触发器提示检测系统收集颗粒样本，启动识别潜在危险生物制剂流程。 RAAD通过多步骤流程判定生物战制剂存在。首先，气溶胶经气旋分离器高速旋转筛出小颗粒、气动透镜聚焦成浓缩（富集）气溶胶体积或光束，被吸入探测器。然后，近红外（NIR）激光二极管

研究者开发出直接贴于真皮之上的电子皮肤（e-skin）。由软性柔性橡胶制成，可嵌入传感器监测心率、体温、血糖水平、健康指示代谢副产物、控制肌肉的神经信号。无需电池，仅靠人体自有废物驱动的生物燃料电池供电。 人汗液含高浓度乳酸，系正常代谢过程副产物，尤以运动时肌肉产生为甚。电子皮肤内置燃料电池吸收乳酸，结合大气氧气，生成水与丙酮酸（另一代谢副产物）。运行时生物燃料电池产生足够电力，驱动传感器与类似手机连车载音响的蓝牙设备，实现传感器读数无线传输。 近场通信（NFC）是许多无电池电子皮肤系统常用路径，但仅能极短距离传输电能与读取数据。蓝牙通信耗电更高，但连接范围更广，对实际医疗与机器人应用更具吸引

甲醇有时被称为乙醇的“致命孪生兄弟”。后者是葡萄酒、啤酒、烈酒的致醉成分，前者经人体代谢变剧毒。极少量甲醇若不及时治疗即可致盲或致死。 因酒精发酵也产生少量甲醇，发展中国家和新兴国家常因饮用掺甲醇酒饮料中毒。后院式非专业蒸馏易导致甲醇混入酒液。掺挡风玻璃清洗液等含甲醇液体的饮料也是中毒潜在诱因。 迄今，甲醇与乙醇区分仅限化学分析实验室。甚至医院也需较大昂贵设备诊断甲醇中毒。这类设备在甲醇中毒高发的新兴发展中国家极少见。 这款平价手持设备基于微型金属氧化物传感器。两分钟内通过“嗅探”饮料散发的甲醇与乙醇蒸汽识别掺假酒。也可分析患者呼气诊断甲醇中毒。紧急情况下确保及时采取适当措施。 高灵敏度酒精传

工程师利用新技术“深度热成像”远程测定特定材料表面下的温度。该方法适用于传统温度探针失效场景，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物体表面发出的热辐射，多在红外光谱。物体越热，辐射越强，这是热成像相机等设备基础。然而深度热成像超越表面，适用于对红外辐射部分透明的特定材料类别。 研究者能测量物体发出的热辐射光谱，用复杂算法推断不仅表面、而且表面下——几十至几百微米深处——的温度。 项目中，团队加热熔融石英（一种玻璃），用光谱仪分析。随后用先前开发的计算工具测量样品不同深度温度读数，该工具能测量多材料物体发出的热辐射。逆向利用算法确定最符合实验结果的温度梯度。 此为概念验证。未来

软压力传感器在软体机器人、电子皮肤、可穿戴电子等领域受广泛关注。研究者开发出高灵敏可穿戴压力传感器，能敏感、精准、连续测量生理与物理信号，在健康监测应用及疾病早期诊断显示巨大潜力。 软压力传感器用于持续健康监测，需具高顺应性、高灵敏度、低成本、长期性能稳定性、环境稳定性。基于碳纳米管、石墨烯等功能材料的传统固态软压力传感器虽感测性能优异，但因可拉伸基板与功能材料间距存在，受限于有限拉伸性、信号漂移、长期不稳定。 为克服这些问题，液态电子引入可穿戴应用。其中Galinstan——镓、铟、锡的共晶金属合金——具优异机电性能，适合可穿戴应用。但现有液态金属压力传感器压力灵敏度低，限制健康监测设备应用

美国每年约六分之一人因31种以上公认病原体（含大肠杆菌O157:H7，一种特别毒烈的大肠杆菌株）遭遇食源性疾病。研究者开发出生物发光检测法结合便携设备，配合智能手机与笔记本电脑，实现食品样本中有害大肠杆菌的现场检测。 硅光电倍增器（SiPM）设备利用生物发光检测的微弱光检测食品样本中引起食源性疾病的细菌。他们还创建含放大器、比较器、微控制器的电路，通过蓝牙将数据发送至笔记本与手机。用3D打印设计SiPM便携支架。 为验证概念，团队用当地超市购买的绞肉人工污染样本测试。向牛肉注入大肠杆菌，接种后10小时内用设备分析。牛肉经冲洗后与含改良噬菌体的富集液孵育，噬菌体感染有害食源性细菌，加入底物后细菌

工程师创造出可缝入衣物的柔性电子传感贴片，分析汗液多项指标。贴片可用于诊断监测急慢性健康状况，或监测运动/工作场所表现时的健康。装置含特殊传感线、柔性电子元件、无线连接，实现实时数据采集、存储、处理。 典型消费级健康监测器追踪心率、体温、血糖、步行距离等粗略指标；但医疗数据收集或高性能运动/军事应用，需要对个体健康、压力、表现更详细理解。特别是电解质等代谢标志物及其他生物分子，能更直接指示人体健康，用于精准评估运动表现、工作场所安全、临床诊断、慢性病管理。 贴片装置实时测量汗液中重要生物标志物：钠离子、铵离子（电解质）、乳酸（代谢物）、酸度（pH）。平台还可集成广泛传感器追踪汗液中几乎所有标志

科学家利用磁场开发出能同时处理非接触与触觉刺激的电子传感器。此前尝试因各刺激信号重叠，未能在单一设备融合这两功能。 人体最大器官——皮肤——极可能是身体功能最多样的部分。它不仅能在几秒内区分最多样刺激，还能跨宽范围分类信号强度。新传感器是具有类似特性的电子对应物，可简化虚拟现实应用中人机交互。 现有系统要么只记录物理接触，要么只以非接触方式跟踪物体。两种交互途径现融合于该传感器，称为“磁微机电系统”（m-MEMS）。传感器在不同区域处理非接触与触觉交互的电信号，实时区分刺激来源并抑制其他干扰源影响。 在薄聚合物薄膜上，科学家先制造依赖巨磁阻（GMR）的磁传感器。该薄膜再由含圆形腔的硅基聚合物层

科学家开发出变色柔性光子晶体，可用于开发预警下次地震可能发生时间的传感器。这些可穿戴、坚固、低成本传感器对光、温度、应变或其他物理化学刺激敏感响应，使其成为医疗、食品安全等多领域具有成本效益的智能视觉传感应用的有力选择。 含微量石墨烯的光子晶体制备方法产生广泛理想特性，输出肉眼直接可见。自然光下呈浓绿色，拉伸变蓝，受热后透明。 机械坚固却柔软、自支撑、柔性的聚合物基蛋白石含溶液剥离原始石墨烯。科学家从蝴蝶翅膀、孔雀羽毛、甲虫外壳的仿生能力中汲取灵感，这些生物颜色源于结构而非色素。 其他应用包括智能包装的时间-温度指示器（TTI），传感器直观指示易腐品（食品、药品）是否经历不良时间-温度历史。晶