对某些人而言，大脑与身体间的关键连接——将思维转化为行动的信号通路——无法正常工作，甚至完全切断。 总部位于犹他州盐湖城的 Blackrock Neurotech 公司 CEO 兼联合创始人 Marcus Gerhardt 正在开发一种名为脑机接口的技术。这种微米级植入装置旨在恢复意念与运动的连接。 在《Heres an Idea》这一期节目中，Gerhardt 解释了这种毫米级装置植入大脑后，如何让四肢瘫痪患者（四肢瘫痪）和全身瘫痪患者（上下肢均无法运动）获得移动光标、吃巧克力、甚至与总统击掌的机会。 了解脑机接口工作原理。收听下方《Heres an Idea》节目。 相关内容： 另一期

在空间技术领域，瑞士电子与微技术中心（CSEM）多年来一直是欧洲空间局（ESA）合作伙伴。联合研究重点之一是消除卫星上组件产生的振动发射。除限制卫星姿态控制精度外，这些微振动还导致能耗增加，且（成像任务中）造成图像质量下降。 抑制振动可在源头或有效载荷端采取不同方式。作为探索不同方法的一部分，CSEM 目前有多个项目聚焦数值模型、主动-被动缓解、算法陷波。其中一项目中，CSEM 及合作伙伴采用基于磁悬浮的创新技术。 “在 Kistler 测量技术支持下，我们测试了磁轴承反应轮原型，”CSEM 微振动实验室负责人 Leopoldo Rossini 说。“Celeroton 这家瑞士公司的技术优

发表在《Nature Machine Intelligence》的一篇论文中，马克斯·普朗克智能系统研究所（MPI-IS）科学家团队介绍了一种名为“Insight”的鲁棒软触觉传感器，利用计算机视觉和深度神经网络准确估计物体接触位置和施加力大小。该研究项目是机器人像人和动物一样精准感知环境的重要一步。像自然指尖一样，该指尖传感器灵敏、坚固、高分辨率。 拇指状传感器由包裹轻量刚性骨架的软壳组成。骨架支撑结构，如骨骼稳定软指组织。外壳由掺深色反射铝片的弹性体制成，呈不透明灰色，防外部光线进入。指大小帽内藏微型 160 度鱼眼相机，记录 LED 环照亮的彩色图像。 相关文章 具有皮肤可比特性的软触觉

电子控制单元（ECU）驱动车辆连接。微处理器支持从安全气囊展开、泊车辅助到记忆座椅、转向助力等多种功能。 此外，车辆传感器采集周围信息反馈给计算机系统以触发动作、实现自动驾驶能力。 据西门子行业专家称，汽车正成为一种“轮子上的智能手机”。而时速 65 英里的手机需要更多 ECU。 “曾经每辆车只有 1 个 ECU，”西门子数字制造组合开发执行总监 Brian Shay 说。“现在每辆车可能有 100 个。” Shay 在《Tech Briefs》直播演讲《应对电动汽车电池与电气系统制造挑战》中发表上述观点。 复杂性增加驱动车辆线束所需连接激增。线束是有序电缆和连接器集合，被 Shaw 称为车

基于 MEMS 开关阵列的高分辨率固态激光雷达将成本降至与廉价芯片级相机和雷达系统相当——消除激光雷达在自动驾驶汽车应用中的主要障碍。 尽管廉价芯片级相机和雷达系统已主流用于碰撞避免和高速公路自动驾驶，激光雷达导航系统仍是笨重机械装置，成本数千美元。 加州大学伯克利分校电气工程与计算机科学教授、伯克利传感器与执行器中心联合主任 Ming Wu 开发的新型高分辨率激光雷达芯片或将改变这一局面。 Wu 的激光雷达基于焦平面开关阵列（FPSA），一种半导体基微米级天线矩阵，像数码相机传感器一样收集光线。其 16384 像素分辨率与智能手机相机数百万像素相比不算高，但远超此前 FPSA 的 512

“织物表现得像流体，”麻省理工学院 Yoel Fink 教授说，这或许解释了设计师为何常提服装的“流动感”。 “我们穿的织物中有微小波动，只是太小肉眼不可见，”MIT 材料科学教授 Fink 说。 Fink 与包括罗德岛设计学院在内的多校团队制造出能捕捉这些微小波动的材料。 功能性压电纤维受弯曲产生电压，实现信号处理和有价值数据输出。感应材料信息未来可支持可穿戴助听器、会沟通的衣物、监测生命体征的服装。 “几根功能纤维就能赋予整块织物新含义，”Fink 告诉《Tech Briefs》。 如何制造织物麦克风 材料始于预成型矩形“块”——约粗记号笔大小。加热预成型体，像拉糖一样拉成长条。 Fink

研究人员开发出技术，基于材料内部结构图像快速确定应力、应变等性质。该方法未来可替代基于物理的计算，改用计算机视觉和机器学习实时生成估值，加速设计原型和材料检测。 计算揭示材料内力（应力应变），可导致变形或断裂。此类计算可预测拟建桥梁在重交通载荷或强风下的表现。研究者采用生成对抗神经网络，以数千对配对图像训练：一幅描绘材料微观结构受力，另一幅为同材料应力应变色码图。网络利用博弈论迭代推断几何与应力关系。 基于图像的方法对复杂复合材料尤具优势。力在原子尺度和宏观尺度作用机制不同。 但该网络擅长多尺度处理。通过一系列“卷积”逐步分析逐渐增大尺度的图像信息。 训练完成的网络成功根据各种软复合材料微观结

研究人员在实验室实验中利用石墨烯——已知最强、最薄材料之一——检测 SARS-CoV-2 病毒。该发现在对抗 COVID-19 及其变异株方面具有潜在应用。 实验中，研究者将石墨烯片（厚度超邮票 1000 倍）与针对冠状病毒刺突蛋白的抗体结合。随后在人工唾液中测量暴露于 COVID-19 阳性、阴性样本及其他冠状病毒（如 MERS-CoV）时石墨烯片的原子级振动。 抗体偶联石墨烯片振动在 COVID-19 阳性样本下改变，阴性样本或其他冠状病毒下不变。拉曼光谱仪测得的振动变化在 5 分钟内显现。 石墨烯被称为“神奇材料”，独特性能使此类传感器成为可能。石墨烯是单原子厚碳材料，碳原子化学键的弹性

糖尿病意味着终身胰岛素注射和血糖监测。但研究团队开发出一种仅佩戴隐形眼镜即可控制胰岛素分泌的方法。 无线驱动智能隐形眼镜技术可检测糖尿病并治疗糖尿病视网膜病变。无线供电智能隐形眼镜通过电信号控制给药，实现糖尿病诊疗。镜片采用生物相容聚合物，集成生物传感器、给药和数据通信系统。 研究团队验证：智能隐形眼镜分析的葡萄糖水平与抽血传统血糖仪结果一致。并确认镜片内封装药物可治疗糖尿病视网膜病变。 利用该平台技术，研究拓展了电疗范畴——利用电刺激治疗阿尔茨海默病、帕金森病等脑部疾病及抑郁症等精神疾病。 研究团队期望这种具备实时生物特征分析的自控治疗型智能隐形眼镜能快速应用于可穿戴医疗健康产业。

INRS 的 Jinyang Liang 和 Fiorenzo Vetrone 教授团队开发出新成像技术，可非接触测量二维温度。这种精确实时温度检测未来可改进光热治疗，助力皮肤癌早期诊断。 该技术名为单次光致发光寿命成像测温（SPLIT），基于掺稀土离子纳米颗粒的发光。“这些纳米颗粒被视为纳米温度计，其发光特性随环境温度变化，且生物相容，”Vetrone 教授说。 传统逐点成像发光耗时，SPLIT 采用新型超高速相机追踪每个空间点纳米颗粒发光衰减速度。通过检测发光消退快慢感知温度。实时特性使 SPLIT 能同步跟踪动态过程。 首次实现利用纳米颗粒寿命进行移动样品发光测温。“相比现有测温技术，S

一款创可贴大小的传感器可测量婴儿血氧水平——肺功能有效性和组织氧供充足性的关键指标。不同于医院现用系统，这款微型可穿戴设备柔性可拉伸、无线、低成本、移动便捷——可能让儿童出院后仍能远程监测。 经皮测量氧分子水平通常需约 5 磅监测仪插电，传感器有线连接。新设备采用无线供电并无线联网，若婴儿血氧下降，医生办公室监视器或手机 APP 会提醒医护人员和家属。 设备测量 PO₂（氧分压）——即血液溶解氧量，比指夹脉搏血氧仪测得的单纯血氧饱和度更准确反映呼吸健康。经皮无创测 PO₂ 准确度媲美血液检测。可穿戴婴儿血氧监护仪也适用于成人，尤其重度哮喘患者和慢阻肺（COPD）老年人——一种不可治愈的进行性肺

研究人员开发出一种可穿戴气体传感器，改进现有可穿戴传感器之处在于采用自加热机制增强灵敏度，实现快速恢复和重复使用。同类设备通常需要外部加热器。此外，其他可穿戴传感器需昂贵耗时的无尘室光刻工艺。 早期工作利用纳米材料感应，因其大表面体积比高灵敏度；但纳米材料无法接收信号，需指互数电极（如手指）。 研究者用激光刻蚀高孔隙单线纳米材料（类石墨烯）用于检测气体、生物分子，未来可检测化学物质。在器件非感应区域，制造镀银蛇形线。通电时，因气体感应区电阻显著更大而局部发热，省去独立加热器。 蛇形线使器件像弹簧一样伸缩，适应身体弯曲，适合可穿戴传感器。 使用的纳米材料包括还原氧化石墨烯、二硫化钼或两者组合，

可伸缩、可弯曲的“智能”纺织品将重塑各类服装，为将先进监测技术融入日常物品创造新机遇。研究人员应用神经科学和心理生理学构建响应式技术，如集成在智能纺织品中的技术。他们发现，可穿戴传感器系统在监测心率方面似乎不如传统电极表现好。 为解决该问题，研究者测试了缝制纺织电极替代传统凝胶电极进行三导联胸部安装心电图（ECG）监测的可行性。市售可穿戴设备通常无法检测完整 ECG 波形。 尝试方案包括：导电油墨印刷电极易开裂导致导电面断裂、运动中电阻变化；平面时尚电路板（P-FCBs）同样印刷在织物表面，但需先进制造工艺生产导电浆料。 团队设计的解决方案是制造直接集成在服装中的“干式”电极。因器件贴合皮肤，

未来智能纺织品若要耐用，其组件必须具备韧性。研究人员开发出一种超灵敏、坚韧的应变传感器，可嵌入纺织品和软体机器人系统。 研究者设计出酷似弹簧玩具（Slinky）的结构：将刚性块体材料（此处为碳纤维）按蛇形弯曲图案排布，使其变得可拉伸。该图案因锐利的起伏酷似蛇行而得名“蛇形弯曲”。图案化的导电碳纤维夹在两层预应变弹性基板之间。 随着图案化碳纤维边缘相互接触分离，传感器整体电导率发生变化，类似拉伸弹簧玩具时单圈分离。即使微小应变也会触发此过程，这是传感器高灵敏度的关键。 区别于依赖硅或金纳米线等特殊材料的高灵敏伸缩传感器，本传感器无需特殊制造工艺甚至无尘室，可用任何导电材料制造。研究者用手术刀刺击

一种天然气泄漏检测工具利用传感器和机器学习定位油气田泄漏点，有望实现跨广阔天然气基础设施的自动、经济采样。自主低成本快速泄漏检测系统（ALFaLDS）旨在发现甲烷意外排放——一种强效温室气体。 ALFaLDS 基于实时甲烷、乙烷（天然气成分）及大气风速测量，经机器学习代码分析定位泄漏。代码经高羽流扩散模型训练，并通过现场受控释放微调。 测试表明 ALFaLDS 能精准定位人工甲烷泄漏并量化规模。这种以高技能、高速度、高精度、低成本定位泄漏的新能力，有望实现井台和油气田逸散气体泄漏的经济采样。若行业采用，ALFaLDS 可使甲烷排放减少 90%。 ALFaLDS 采用小型传感器，适合车载和无人机

研究团队开发出原型设备，能电子化复制人类皮肤感知疼痛的方式。该装置模拟身体近乎即时的反馈反应，能以神经信号传至大脑的同等速度对痛觉刺激做出反应。当压力、热或冷达到痛觉阈值时，人造皮肤即时反应。 除痛觉原型外，团队还利用伸缩电子技术开发出能感应温度和压力变化的装置。三个功能原型分别实现皮肤感知关键特性的电子化呈现。随着进一步开发，伸缩人造皮肤或可成为无创植皮的未来选择，适用于传统方案不可行或无效的情况。 原型融合三大技术： 伸缩电子：氧化物材料与生物相容硅胶结合，提供透明、不可破、可穿戴的电子贴片，薄如贴纸。 温度反应涂层：厚度仅为发丝千分之一，基于受热变形材料。 类脑电子记忆单元：模拟大脑利

含特殊聚合物分子的材料未来或可在即将失效时发出警告。研究人员改进了先前开发的力敏分子——机械发光分子，使其在受力时产生可逆、快速、鲜艳的颜色变化。 颜色变化源于连接机械发光分子与聚合物链的键承受应力。机械发光分子通过恶唑烷结构与聚合物链键合。新结构实现了瞬时可逆变色：受力时颜色迅速改变，去除力后颜色消失，而非随时间缓慢变暗。 含新型机械发光分子的材料可用作应力传感器，帮助研究人员在材料失效前研究应力影响。快速响应和可逆性将使工程师能更好地监测、快速检测并迅速响应实验室乃至现场的过载结构。 材料科学长期面临的挑战是单分子层面观测机械载荷等应力。虽未完全实现，但新型机械发光分子让这一目标更近。例

剑桥大学研究人员开发出低成本果冻状材料，能感应应变、温度和湿度。与早期自愈机器人不同，这些材料可在室温下自我部分修复。 软性传感技术有望变革机器人、触觉界面和可穿戴设备等领域。然而，大多数软传感技术不够耐用且能耗高。 “将软传感器集成到机器人中，能让我们获取更多信息，就像肌肉应变让大脑了解身体状态一样，”论文第一作者、剑桥工程系的 David Hardman 说。该论文发表在《NPG Asia Materials》期刊上。 作为欧盟资助的 SHERO 项目一部分，Hardman 及同事致力于为机器人手臂开发软性自愈感应材料。这些材料能检测损伤、自行临时修复并恢复工作，无需人工干预。 “我们研究

挤压机行业面临的一个新兴挑战是老旧液压技术。许多挤压机仍在使用低效、不可靠的液压泵。 Superior Extrusion 公司近期直面这一问题。1996 年，该公司购入一台 1971 年投产的二手 1650 吨 Farrel 挤压机。这台 7 英寸挤压机迄今已为这家密歇根制造商生产了超过 2 亿磅铝型材。目前设备单班运行（每天 10 小时），未来计划增至双班。 对于这种规模的铝挤压机，液压部件承受巨大且持续的磨损。经过数十年生产各类零件，液压维护——尤其是液压泵维护——变得愈发频繁，降低了设备正常运行时间和生产率。 与许多使用同类泵的客户一样，备件几乎无法获取，合格技术人员也日益难寻。泵老

高容量、快速充电的超级电容器储能设备长期以来受限于电极材料的组成——电极是充放电过程中管理电子流动的关键连接。研究人员现已开发出一种更优材料，在保持可回收性和低成本的同时改善了连接性能。 研究团队探索了微型超级电容器中的连接结构，该器件被用于小型可穿戴传感器以监测生命体征等。氧化钴——一种储量丰富、价格低廉且理论上具有高快速传能容量的材料——通常用作电极材料。然而，与氧化钴混合制备电极的其他材料往往反应不佳，导致实际能量容量远低于理论值。 研究人员利用原子材料库运行模拟，筛选掺杂材料是否能放大氧化钴作为电极的理想特性（如提供额外电子），同时最小化或消除负面效应。他们建模了多种材料种类和掺杂浓度