发光二极管——LED——在远不止照明应用中重要。这些光源在微电子也有用。智能手机如用LED接近传感器判断你是否贴脸拿手机（屏幕亮起）。LED发光脉冲向脸，手机计时器测光反射回需时，量度手机离脸多近。LED在自动对焦相机测距和手势识别也方便。 LED一问题：用硅制造很难。意味着LED传感器必须分离于设备基于硅处理芯片制造，常成本高昂。但MIT电子研究实验室（RLE）新研究或将改变此现状。 研究人员制造出集成LED硅芯片，亮度足支持最先进传感器和通信技术。进展可导致不仅制造简化，也提升纳米级电子性能。 硅广泛用于计算机芯片因丰富廉价半导体材料。但尽管硅优异电子特性，光学特性不发光——硬做差光源。

你在用巨型坐标测量机做检测吗？ Tech Briefs读者问行业专家是否该换激光雷达……或只是给“CMM”加个激光。 CMM是制造商确保组件按要求公差规格制造的几个选择之一。 生产线上主要有两种计量选项：离线或在线。 离线计量工具 离线CMM用机臂、跟踪仪、手动计量仪检测零件，如底盘部件和封闭件等。 Nikon Metrology产品经理Paul Lightowler认为坐标测量机有价值但也有缺点，因其离线布置。 它们提供良好金标准，Paul Lightowler在Tech Briefs网络研讨会降低汽车白车身质量成本告诉与会者。 但必须把零件从生产线拿到CMM室。区域可能因坏件过载产生潜在瓶

医院面对大流行和不断增长患者，发现宝贵助手：机器人。 为什么用机器人？ 机器人不会生病。有轮子、托盘、导航软件，机器人能送物资送餐，不感染员工。 若机器人处理测量患者体温血压等简单重复任务，医生护士腾出手专注其他关键任务。 在我们Tech Briefs播客系列Heres an Idea™这一集，我们看组已在医院帮忙机器人。 有意大利用Tommy技术监测设备记录患者信息。 有Spot四足四摄像头机器人背负平板让人类医生远程与人沟通。 也采访西班牙送货Tiago机器人人类创造者，及超长机械臂首席研究员。 So Heres an Idea: Hospital Robots! 节目亮点： (1:26

欧洲空间局（ESA）和NASA太阳轨道器日球层成像仪（SoloHI）近期记录一张图像显示四颗内岩石行星中三颗。图像不仅捕捉局部邻域，还捕捉距轨道器17亿英里（27亿公里）冰巨星天王星。 原始视频清晰显示金星、地球、火星随航天器和行星轨道运行在恒星背景下移动。直到ESA/NASA发布图像视频在线，全球天文侦探才提出问题：天王星是否也在镜头中。 “我们常在NRL其他近地空间仪器观测多行星，”美国海军研究实验室SoloHI首席研究员Robin Colaninno博士说。“我们用帕克太阳探测器WISPR仪器拍过地球。但太阳轨道器远离地球，有地球和其他行星照片很罕见。” NRL SoloHI相机是ES

追求聚变作为安全、无碳、全天候能源近年来加速，多组织推进技术演示和电厂设计激进时间表。新一代超导磁体是许多计划关键推动者，这创造对传感器、控制和其他基础设施日益增长需求，允许磁体在商业聚变电厂恶劣条件下可靠运行。 核科学工程系（NSE）博士生Erica Salazar领导协作组近期在快速检测强大高温超导（HTS）磁体破坏性异常淬火方面迈进一步，有新方法。淬火发生时磁体线圈部分从无电阻超导态转变正常电阻态。这导致流经线圈巨大电流和磁体储存能量快速转化为热，潜在导致线圈严重内部损伤。 淬火是所有用超导磁体系统问题，但Salazar团队聚焦防止基于磁约束聚变装置电厂淬火。此类聚变装置称托卡马克，将

SpaceX载人龙飞船8月首次载人任务后飞溅佛罗里达海岸，舱内两宇航员无法立即离舱。外部技术人员必须确认无肼空气蒸汽——载人飞船高燃推进器用剧毒燃料。现在，普渡大学燃烧研究人员用结合可见光和红外高速相机新技术研究更安全低毒高燃推进剂，考察其爆炸反应。高燃物质接触即瞬间点燃。 “高燃推进剂用到阿波罗时代甚至更早，”普渡Alfred J. McAllister机械工程教授、推进剂/炸药/烟火专家Steven Son说。“可常温储存，混合即刻点燃，比低温燃料更通用可靠。” 虽火箭应用有详细记录，当前高燃燃料对人类操作极危险、对环境有害。与大多数高燃燃料不同，氨硼烷（NH3BH3）是固态材料，常规大

飞机过度仰起时，升力减小阻力增加可能导致车辆突然坠落。这种现象称失速，促使许多无人机制造商在规划自主飞行动作时倾向极度谨慎。对垂直起降（VTOL）尾坐式无人机，大多数制造商编程使飞行器机身在悬停与前向飞行转换时转动极慢。 研究人员创建轨迹规划器显著缩短VTOL尾坐式无人机完成此关键转换时间。轨迹规划器为四旋翼双翼尾坐式无人机设计，用于测试新设计特性和研究基础气动力学。 VTOL尾坐式通常依赖启发式方法在悬停和前向飞行间转换，遵循非常慢但非常安全预定动作集。相反，轨迹规划器可找到针对各情况最优飞行动作序列。研究人员建模车辆旋翼尾流与机翼气动独特相互作用时发现这些更敏捷机动可用性。 若车辆悬停，机

身体发出大量信号——化学物质、电脉冲、机械位移——可提供丰富健康信息。但能检测这些信号电子传感器常由脆性无机材料制成，阻止其在皮肤上或体内拉伸弯曲。近年进展使可拉伸传感器成为可能，但形状变化影响数据产出，许多传感器无法收集处理身体最微弱信号。 新传感器设计采用图案化材料优化晶体管间应变分布，创造变形少妥协的可拉伸电子。研究人员也用该设计创建多种电路元件，可通向更多类型可拉伸电子。 设计电子时，研究人员用图案化应变分布概念。制造晶体管时用弹性体——弹性聚合物——作基底。他们改变弹性体层密度，意味着一些保持柔软而其他更硬但仍有弹性。较硬层——研究者称“elastiff”——用于有源电子区域。 结

谁 抗击COVID-19大流行并全面重开全国社区主要障碍之一是大规模快速检测可用性。知晓谁被感染将为政策制定者和公民提供关于病毒潜在传播和威胁宝贵洞察。 是什么 想象拭子擦拭鼻孔，放入设备，15-30分钟手机显示结果告知是否感染COVID-19病毒。 Gladstone研究所、加州大学伯克利分校和加州大学旧金山分校科学家开发诊断测试，借助智能手机相机可在15-30分钟提供COVID-19阳性或阴性结果。测试也给出病毒载量估计（样本病毒颗粒数），帮助医生监测COVID-19感染进展并估算患者传染性。新测试中，CRISPR Cas13蛋白与被切割时荧光报告分子结合，混合鼻拭子患者样本。样本放入连

对于任何数字监控或自动化设备，控制器通过电子输入/输出（I/O）信号与物理传感器和输出设备交互。所有类型设备需能物理连接并功能性接口多种有线电信号的I/O系统。这些系统提供从现场到控制器无缝连接，支持工业物联网（IIoT）倡议。 视应用而定，设计师可能用一个或多个PC、嵌入式微控制器、可编程逻辑控制器（PLC）和/或其他组件自动化系统。如此多控制器选择可能导致设计师必须应用多种I/O系统类型，推高设计工作量、硬件成本和备件需求。幸运的是，有基于行业标准的远程I/O系统，使设备制造商能保持设计一致性、简化工作、增加自动化灵活性。 标准化远程I/O（图1）以多种方式帮助设备设计师：设计师和技术人员

机械工程师和计算机科学家开发出3D打印技术，利用动作捕捉技术（类似好莱坞电影），将电子传感器直接打印在膨胀收缩器官上。 新研究是两年前团队成员发现3D打印技术的下一代，该技术允许在左右移动或旋转的手部皮肤上直接打印电子元件。新技术允许更复杂追踪，在肺心等因膨胀收缩改变形状或扭曲器官上3D打印传感器。 研究人员从类球面表面和专用3D打印机开始。使用动作捕捉追踪标记——类似电影特效制作用标记——帮助3D打印机调整打印路径适应表面膨胀收缩运动。随后转至实验室人工充气动物肺。 他们成功直接在表面打印软水凝胶基传感器。该技术未来也可能用于3D打印传感器在跳动心脏上。 研究是将3D打印技术与手术机器人结合

无人机优势之一是能去人无法去的地方，包括可能太危险区域如自然灾害后不稳定结构或未爆装置区域。 研究人员有兴趣开发设备通过嗅探空气化学物质导航这些情况，定位灾难幸存者、气体泄漏、爆炸物等。但大多数传感器灵敏度或速度不足，无法在飞越这些源头产生的斑驳气味羽流时找到并处理特定气味。 团队开发Smellicopter，一种使用活蛾天线导航气味的自主无人机。也能在空中飞行中感知避障。用实际蛾天线，研究人员获得两全其美：生物体灵敏度在可控运动机器人平台上。 阅读发明者问答 “自然真把人造气味传感器甩在水里，”华盛顿大学博士生Melanie Anderson说。 蛾用触角感知环境化学物质导航向食物源或潜在配

安保官员任务是防止罪犯将危险材料走私入境；探测核材料一直困难且昂贵。研究人员基于低成本材料开发新设备协助探测识别放射性同位素。 使用钙钛矿晶体形式的铯铅溴化物，团队在小型便携现场研究设备和大型探测器中创建高效探测器。 除了比典型设备成本更低，新伽马射线探测方法在区分不同能量射线方面也极强。此法允许用户识别合法与非法伽马射线。此类探测器对国家安全至关重要，用于探测跨境走私非法核材料、协助核取证及医学诊断成像。 使用钙钛矿材料，团队用像素化探测器设计实现伽马射线能量探测高分辨率。过去研究中，团队对比新铯铅溴化物探测器与传统镉锌碲（CZT）探测器性能，发现伽马射线探测效果相当。改进晶体尺寸并利用像

液体在太空表现不如地球规矩。航天器内微重力让液体自由晃动漂浮。此行为使卫星燃料量难以确定，但新原型燃料计可提供解决方案。该计数器基于电特性数字重建流体3D形状。设计可潜在为卫星操作员提供可靠测量，帮助防止卫星碰撞、延长运行寿命。 让卫星油箱耗尽可能留其滞留原轨道无燃料避免撞其他卫星产生危险碎片云。为降低碰撞概率，操作员保留最后几滴燃料将卫星推入距运行航天器数百公里坟场轨道。但过程中可能浪费燃料。 几十年来，太空计量燃料非精确科学。最常用方法估算每次推进燃烧燃料量并从油箱燃料体积中减去。此法油箱接满开时相当准确但每次估算误差延续到下次，随每次推进复合。油箱低时估算变粗略猜测，误差可达10%。无可

开发出一种方法，让数百架小型电池供电无人机从军事任务自主返回无人地面车辆（UGV）充电。正开发算法为多支小型无人空中和地面车辆团队规划路径。这将优化作战半径延长和任务时间。 部署数百或数千无人航空系统（UAS）时，每系统凭当前电池技术仅约26分钟执行飞行任务并返回基地，否则失去电池电量，意味着所有可能同时返回更换电池。 例如士兵需携带数千电池执行任务，后勤压倒性。使用快充电池和无线功率传输技术将允许多小型UAS悬停在无人地面车辆周围无线充电，无需士兵介入。 针对大型无人机，研究将探索开发未来多燃料混合电动推进系统所需微型燃料传感器基础科学。燃料特性传感器将帮助操作燃料设备士兵实时测量陆军空中地

监测患者医疗过程期间和术后状况的传感器可能昂贵、不适甚至危险。现在，国际研究团队设计出高灵敏度柔性气体传感器可植入体内——不再需要后安全生物降解为人体可吸收材料。 研究中，宾州州立大学研究人员报告设计出柔性可植入传感器，可监测体内各种形式一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）气体。监测这些气体重要因它们在人体健康中可能扮演有益或有时有害角色。 例如一氧化氮在人体自然产生，通过舒张或扩张血管增强血流，使氧气和营养循环全身，在健康中扮演重要角色。另一方面，环境中二氧化氮暴露与慢阻肺进展相关。一氧化氮高反应性遇氧可转化为二氧化氮。 团队给传感器设计加个转折：材料不仅可植入、柔性、可拉伸，还可生物降解。

2019年波音737 Max坠机事故，事后回收黑箱暗示故障压力传感器可能导致飞机俯冲。此事件及其他引发关于传感器选择、数量和布局的更大辩论，以防悲剧重演。 德州农工大学研究人员现开发出综合数学框架，帮助工程师就飞机及其他机器使用哪些传感器及其放置位置做出明智决策。 “任何控制系统早期设计阶段，必须就使用哪些传感器及放置位置做关键决策，以便系统针对测量特定关注物理量进行优化，”Raktim Bhattacharya教授说。“用我们数学公式，工程师可向模型输入需感知什么及精度要求，模型输出将是所需最少传感器数量及其精度。” 无论汽车或飞机，复杂系统有需测量内部属性。例如飞机中，角速度和加速度传感器

智能织物行业在消费、医疗、国防领域有应用——从监测患者生命体征、追踪野外士兵位置健康状态、监测飞行员驾驶员疲劳。内置传感、无线通信或健康监测技术的智能纺织品，然而需要稳健可靠能源解决方案。 当前智能纺织品储能方法，如将电池缝入服装或使用电子纤维，可能笨重且有容量问题。此类电子元件接触汗水或环境湿气时也可能短路和机械失效。 开发出可扩展方法快速制造嵌入储能设备的纺织品。仅3分钟即可生产10×10厘米防水、可拉伸、易于与能量收集技术集成的智能纺织品贴片。 该方法使石墨烯超级电容器——易于与太阳能或其他电源结合的长效储能设备——直接激光打印到纺织品上. 概念验证中，研究人员将超级电容器与太阳能电池连

实时健康监测和机器人感知能力需要软性电子，但使用此类材料挑战在于可靠性。弹性柔韧使其性能重复性较差。可靠性变异称为滞后效应。基于接触力学理论指导，新加坡国立大学研究团队开发出一种滞后显著降低的新传感器材料。此能力实现更精准可穿戴健康技术和机器人感知。 软材料用作压缩传感器时通常面临严重滞后问题。软传感器材料属性在重复触摸间可能改变，影响数据可靠性。这使每次获取准确读数具挑战，限制传感器潜在应用。 新加坡国立大学团队突破是发明一种高灵敏度但近乎无滞后性能的材料。他们开发工艺将金属薄膜裂解成理想环形图案在称为聚二甲基硅氧烷（PDMS）的柔性材料上。 团队将此金属/PDMS薄膜与电极和基板集成制成压

贴片似乎大受欢迎。有避孕贴、尼古丁贴、经皮给药贴等。现在，东京大学生产技术研究所研究团队开发出连接纸传感器的微针贴片，用于诊断糖尿病前期等状况。幸运的是，这贴片不增加单次皮下注射针的疼痛不适。事实上，这些微针无痛且可生物降解。 研究人员一直试图开发实用方法利用微针——长度小于1毫米的微小针头——进行常规DIY医疗监测。微针极短停留在皮肤内不接触任何神经元，故无痛。它们不抽血，而是吸取含血液检测所找大多数重要生物标志物的皮肤间质液。存在几种微针类型，但直到现在，制造能快速分析流体的实用设备一直难以实现。“我们通过开发将多孔微针与纸基传感器结合的方法解决此问题，”Beomjoon Kim教授说。“