受日本剪纸艺术kirigami的启发，工程师们设计了一种摩擦增强材料，可用于涂在鞋底上，使其在冰面和其他光滑表面上的抓地力更强。 Kirigami 是折纸的一种变体，涉及剪纸和折叠，用于创建涂层。实验室测试表明，当穿着剪纸涂层鞋的人在结冰的表面上行走时，他们产生的摩擦力比没有涂层的鞋子更大。将这种涂层加入鞋子可以帮助防止在冰和其他危险表面上发生危险跌倒。 一些科学家最近使用剪纸来开发新材料，例如更牢固地粘在膝盖和其他关节上的绷带，以及可用于包裹软机器人皮肤并帮助它们在太空中定位的传感器。在这种情况下，该团队应用这种方法在塑料或金属片上创建了复杂的尖刺图案。这些贴在鞋底上的床单在穿着者站立

对于大多数人来说，识别一个物体、捡起它并将其放置在其他地方的任务是微不足道的。对于机器人来说，它需要最新的机器智能和机器人操作。 RightHand Robotics——麻省理工学院 (MIT) 位于马萨诸塞州萨默维尔的衍生公司——已将机器智能和机器人操作的进步融入其机器人拾取系统中，该系统将独特的抓手设计与人工智能和机器视觉相结合，以帮助公司对产品进行分类并获得订单。 “如果你在商店买东西，你会把购物车推到过道上，然后自己挑选。当您在线订购时，履行中心内也有类似的操作，”RightHand Robotics 联合创始人 Lael Odhner 说。 “零售商通常需要拿起单件商品，通过扫描

需要具有至少 300 krad 总电离剂量 (TID) 免疫力的抗辐射晶体稳定时钟源。一个常见的解决方案是屏蔽一个商业现货零件或将其封闭在保险库中。需要在危险空间环境中运行的主电子板 (MEB) 和读出电子设备需要抗辐射时钟源。遥感和遥测要求读出电路与传感器位于同一位置，可以与数据处理电子设备相隔任意距离。 本地生成的时钟信号允许读出器生成自己的时钟信号并将生成的数据传输到远程接收器。如果晶体稳定的载波信号可用，则读出器可以导出一个时钟信号，该时钟信号是该载波的整数约数，并使用从时钟信号生成的数据来调制载波。辐射硬化设计（RHBD）CMOS晶体振荡器可以直接使用或按频率缩放来为应用电路提供时

当发送电信号时，自然界中的某些材料会像橡皮筋一样在尺寸和形状上发生显着变化或变形。这些材料充当能量转换器，当电信号通过时变形或在操纵时供电。这被称为压电性，可用于创建传感器和激光电子设备以及其他几种最终用途。这些天然存在的材料很少见，并且由通常有毒的坚硬晶体结构组成——这对于人类应用来说是三个明显的缺点。 人造聚合物通过消除材料稀缺性和制造能够弯曲和拉伸的软聚合物（称为软弹性体）来缓解这些痛点，但以前，这些软弹性体缺乏显着的压电属性。 研究人员已经在软弹性体中展示了“巨大的柔性电”，可以改善机器人的运动范围，并使自供电起搏器成为真正的可能性。该理论在柔软的橡胶状材料中设计了电力和机械运动之

Mercury Systems马萨诸塞州安多弗www.mrcy.com NASA 的喷气推进实验室 (JPL) 选择 Mercury Systems 的固态数据记录器 (SSDR) 用于 NASA 的地球表面矿物尘埃

可以监测心率、体温、血糖和代谢副产物水平的廉价可穿戴传感器的出现使研究人员能够以前所未有的方式监测人类健康。但与所有电子设备一样，这些可穿戴传感器需要电源。电池是一种选择，但不一定是理想的，因为它们可能体积大、重且没电。 研究人员现在已经开发出一种方法，通过收集人在移动时产生的动能来为无线可穿戴传感器供电。这种能量收集是通过附着在人皮肤上的薄薄的三明治材料（特氟隆、铜和聚酰亚胺）来完成的。当人移动时，这些材料片与由铜和聚酰亚胺制成的滑动层摩擦并产生少量电力。这种被称为摩擦电的效应可能最好用一个人在走过铺有地毯的地板然后触摸金属门把手后可能受到的静电电击来说明。 摩擦发电机（纳米发电机）具

NASA Glenn 开发了一种方法，用于校正因碳化硅 (SiC) 运算放大器晶片上的芯片位置而导致的晶体管阈值电压变化，从而改进用于恶劣环境中传感器信号调节的电路。例如，安装在非常热的燃气轮机气流或核反应堆的主冷却剂回路中的传感器电路的性能数据得到改进，从而实现了重要的系统级优势。 通常，来自传感器的微小（微伏）信号需要通过高温电气元件进行调节，以过滤、放大并转换为适合数字化和“智能”系统控制的电平。运算放大器是信号放大的关键组件。使用阈值电压校正方案，所有运算放大器的信号放大，在 SiC 晶圆上的任何位置，都是相同的，将可靠的信号调节扩展到远远超出传统硅集成电路的当前温度限制，从而可以生

在 50 岁以上的成年人中，监测多发性硬化症相关步态问题的进展可能具有挑战性，需要临床医生区分与 MS 相关的问题和其他与年龄相关的问题。为了解决这个问题，研究人员整合了步态数据和机器学习，以推进用于监测和预测疾病进展的工具。 多发性硬化症可以通过多种方式在全球范围内影响大约 200 万人，行走问题是一种常见症状。大约一半的患者在发病 15 年内需要行走辅助。研究人员试图确定衰老和并发 MS 疾病相关变化之间的相互作用，以及它们是否可以在患有 MS 的老年人中区分两者。机器学习技术在发现复杂的隐藏性能变化方面效果特别好。 该团队使用仪表化跑步机收集了 20 名患有 MS 的成年人和 20

伍斯特理工学院 (WPI) 成立于 1865 年，是美国第三古老的私立技术大学。 WPI 位于马萨诸塞州伍斯特市，促进组织工程和再生医学领域的研究，探索围绕网络安全的技术和政策问题，研究消防员健康和安全以及绿色建筑的消防安全挑战等多种问题。 WPI 开发了五个交叉研究领域： 健康与生物技术 — WPI 在健康和生物技术方面的研究跨越多个学科，涵盖细胞生物学、再生生物科学、组织力学和力学生物学、生物物理学、疾病治疗和动物行为学等重点领域。 机器人和物联网 ——机器人技术包括医疗机器人、软体机器人、人机交互和无人机。可供研究人员使用的机器人系统包括 WPI 的用于非常规紧急响应的 Atlas

通信接口在传感器（控制系统的“神经”）和控制器（“大脑”）之间提供了最重要的链接。已经引入了令人印象深刻的各种通信技术来提供这种链接，通常具有为某种类型的控制系统量身定制的特性和功能。让我们看看一些广泛使用的用于运动控制的通信技术。 特殊情况的特殊解决方案 对于一些为运动控制提供反馈的传感器，测量技术将决定通信接口。增量编码器提供连续的信号脉冲流——编码器轴每次旋转一定量时产生一个信号脉冲。它们在速度控制方面表现出色，因为控制器可以根据脉冲之间的间隔准确地确定旋转速度。 许多增量编码器传输两个输出信号，称为 A 和 B，相位差为 90°，使控制器能够确定旋转方向。有些还以定义的旋转角度每旋

多年来，超薄、灵活的计算机电路一直是工程目标，但技术障碍阻碍了实现高性能所需的小型化程度。现在，斯坦福大学的研究人员发明了一种制造技术，可以生产出长度小于 100 纳米的柔性、原子级薄晶体管——比以前小几倍。 研究人员说，随着进步，所谓的“flextronics”越来越接近现实。柔性电子产品承诺可弯曲、可成形且节能的计算机电路，可以佩戴或植入人体以执行无数与健康相关的任务。更重要的是，即将到来的“物联网”，我们生活中几乎所有设备都集成和互连，同样应该受益于伟创力。 在适用于柔性电子产品的材料中，二维（2D）半导体因其优异的机械和电学性能而显示出前景，即使在纳米尺度上也是如此，使其成为比传统

当你拿起一个气球时，握住它的压力与你抓住一个罐子所施加的压力不同。现在，麻省理工学院和其他地方的工程师们有了一种方法来精确测量和映射这种微妙的触觉灵活性。 该团队设计了一种新的触觉感应手套，可以“感受”压力和其他触觉刺激。手套内部装有传感器系统，可检测、测量和绘制手套上压力的微小变化。各个传感器高度协调，可以拾取皮肤上非常微弱的振动，例如来自人的脉搏。 当受试者戴着手套拿起气球而不是烧杯时，传感器会生成特定于每项任务的压力图。握住气球会在整个手掌产生相对均匀的压力信号，而握住烧杯会在指尖产生更大的压力。 研究人员说，触觉手套可以帮助重新训练中风或其他精细运动疾病患者的运动功能和协调能力。

韩国高级科学技术研究所 (KAIST) 的研究人员通过共同集成单个晶体管神经元和突触，制造了受大脑启发的高度可扩展的神经形态硬件。使用标准硅CMOS技术，神经形态硬件有望降低芯片成本并简化制造程序。 神经拟态硬件因其人工智能功能而备受关注，通过模仿人脑消耗超低功耗。为了使神经形态硬件工作，一个神经元在整合某个信号时产生一个尖峰，一个突触记住两个神经元之间的连接是必要的，就像生物大脑一样。然而，由于构建在数字或模拟电路上的神经元和突触占据了很大的空间，因此在硬件效率和成本方面存在限制。由于人脑由大约 1011 个神经元和 1014 个突触组成，因此需要提高硬件成本才能将其应用于移动和物联网设备

麻省理工学院的新传感器可在指尖检测到微小而快速的压力变化。当戴在丝绸手套上时，螺柱状组件有助于为医生创造一幅有价值的照片。 高度调谐传感器的发明者可以检测皮肤上的轻微振动，提供特定的压力图，有朝一日可以为患者提供一系列帮助，从简单的脉搏监测到复杂的运动功能恢复。 位于马萨诸塞州剑桥的团队设想将压力传感器不仅集成到触觉手套中，还集成到柔性粘合剂中，以跟踪心跳、血压和其他生命体征。 Nicholas Fang ，麻省理工学院机械工程教授，在最近的新闻稿中。 如何制作压力图 麻省理工学院的研究人员在手套的内部排列了内核大小的小型探测器，这些探测器旨在绘制压力的细微变化。手套会根据持有的物

解决电动汽车电池快速充电器产生的过大噪音问题的研发工作导致了热管理、散热和降低火灾风险的进步。总部位于英国的专业工程公司 D2H Advanced Technologies 发现噪音发生在车辆的快速充电周期中。这是由于对冷却剂的高泵送功率要求造成的，这对于消散电池热量至关重要。其 OEM 客户满意后，D2H 将研究重点直接转移到批量生产的锂离子电池的热需求上。 在电动汽车电池中，热量积聚会导致加速退化甚至热失控。这个问题可能会出现，因为更大范围和更快的充电对于说服公众相信电力而不是天然气或柴油是未来个人交通工具的能源至关重要。 D2H（其客户包括迈凯轮、雪佛兰赛车和 Formula E）正在

未来几年，传输数据的微型设备的数量将急剧增加。所有这些设备都需要能源，但电池的数量会对环境产生重大影响。研究人员开发了一种可生物降解的微型电容器，可以解决这个问题。新电池由碳、纤维素、甘油和食盐组成，使用 3D 打印机制造。 该制造设备是一种改进的、可商购的 3D 打印机，可分配纤维素纳米纤维和纤维素纳米微晶的混合物，以及炭黑、石墨和活性炭形式的碳。为了液化这一切，研究人员使用甘油、水和两种不同类型的酒精以及一小撮食盐来提高离子传导性。 为了用这些成分构建一个功能强大的超级电容器，需要四层，所有层一个接一个地从 3D 打印机中流出：柔性基板、导电层、电极，最后是电解质。然后整个东西像三明治

LCD（液晶显示器）是应用最广泛的显示技术。它们被用于汽车、家电、电信、家电、工业、消费电子、军事等。但液晶显示器有一些缺点，如响应慢、视角窄、对比度低等。用户经常抱怨的一个恼人现象是图像残留。 什么是图像残留 如果一个固定的图像在显示器上停留很长时间，那么该图像的微弱轮廓会在屏幕上持续一段时间，然后最终消失。通常，它发生在 LCD 和等离子屏幕上，但出于讨论的目的，我们将重点关注 TFT LCD 显示器。残影也称为“残影”、“残影”、“重影”或“残影”。 LCD 是如何构成的？ 为了更好地理解图像残留的概念，有必要了解 LCD 的构造和工作原理。 LCD 屏幕包括一层薄薄的液晶材料，

插图中显示的新颖结构旨在做一件事：在传输时改变光的形状。在最近的一篇论文中，Mercedeh Khajavikhan 教授和她的团队展示了如何通过使用可能对我们生活的许多方面产生深远影响的新理论模型来做到这一点。 激光可以产生用于成像和传感的光，通过光纤电缆进行高级通信，并内置到芯片中以将计算能力提高到前几代人无法梦想的水平。尽管这些进步中的每一项都可能以机械、航天、生物医学或计算机工程师制造的新设备而告终，但它们都是从光子学开始的。 光粒子倾向于像波一样移动，而光子学是利用这些波的科学。从纠缠光子量子通信的尖端实验，到智能手机屏幕、激光雷达和光纤互联网等日常技术，光子学对我们生活的改变超

普渡大学的研究人员创造了旨在用彩色“数字字符”代替摩尔斯电码的技术，以实现光学存储的现代化。他们相信，这一进步将有助于在 COVID-19 大流行期间和之后实现远程数据存储的爆炸式增长。 自 1830 年代以来，摩尔斯电码就已经存在。鉴于每天需要获取、数字存档和快速访问的信息量，熟悉的点和划线系统可能看起来已经过时了。但是这些相同的基本点和划线仍然用于许多光学介质中以帮助存储。 新技术旨在实现光学数字存储的现代化。这一进步允许存储更多数据并以更快的速度读取该数据。与这些技术中常用的传统点划线不同，信息被编码在微型天线的角位置中，从而使它们能够在单位面积上存储更多数据。 “存储容量大大增

气体事故——例如工厂有毒气体泄漏、锅炉一氧化碳泄漏或人孔清洁过程中的有毒气体窒息——继续夺去生命并造成伤害。开发能够快速检测有毒气体或生化物质的传感器仍然是公共卫生、环境监测和军事领域的重要课题。一个研究团队开发了一种廉价、超紧凑、可穿戴的全息传感器，可立即通知用户检测到挥发性气体。 研究人员将超表面与气体反应液晶光学调制器集成在一起，以开发一种传感器，该传感器可在检测到有害气体时提供即时视觉全息警报。传统的气体传感装置由于其高制造成本而未被广泛使用。此外，商用气体传感器也存在使用困难、便携性和反应速度差等局限性。 阅读研究员访谈 工程师 Trevon Badloe 讲述技术简介 关于可穿