新型聲學(xué)超材料單通道麥克風

中國科學(xué)院聲學(xué)研究所噪聲與振動重點實驗室楊軍研究員、賈晗研究員等提出了一種基于聲學(xué)超材料的單通道多聲源的定位與分離系統(tǒng)，用一個帶有超材料外殼的單通道麥克風實現(xiàn)了三維空間中多個同時發(fā)聲聲源的實時定位與分離。研究論文發(fā)表于Advanced Science。研究人員將麥克風嵌入到精心設(shè)計的三維超材料結(jié)構(gòu)中，該結(jié)構(gòu)以與來波方向相關(guān)的方式修改麥克風的頻率響應(yīng)，從而對來自三維空間中不同方向的信號進行編碼。研究人員還提出了一種聯(lián)合重建算法VSPCA-OMP，該算法具有較低的復(fù)雜度，可以基于采集到的單通道數(shù)據(jù)實現(xiàn)多聲源的實時定位和分離。

可用于眼疾示警的結(jié)構(gòu)色隱形眼鏡傳感器

中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院醫(yī)工所納米調(diào)控中心杜學(xué)敏研究員團隊研發(fā)了對濕度和壓力信號敏感的結(jié)構(gòu)色隱形眼鏡傳感器，有望通過肉眼可見顏色變化，實時監(jiān)測干眼癥和高眼壓癥高風險人群的生理指標，為相關(guān)眼科疾病早發(fā)現(xiàn)早治療提供了新思路。研究論文發(fā)表于Journal of Materials Chemistry B。這類無須添加化學(xué)色素與染料的結(jié)構(gòu)色隱形眼鏡，由于其生物安全性與獨特的光學(xué)特性，有望為迅速增長的美瞳市場提供新技術(shù)。借助這種結(jié)構(gòu)色隱形眼鏡的傳感特性，有望通過肉眼可見顏色變化實現(xiàn)對淚液分泌量、眼壓等生理病理指標的實時監(jiān)測，進而對干眼癥和高眼壓癥等眼科疾病實現(xiàn)示警。

非易失性鐵電疇調(diào)控下的可編輯過渡金屬化合物同質(zhì)結(jié)

復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院教授周鵬課題組在前期發(fā)明超高速準非易失存儲器的基礎(chǔ)上，與中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研究員王建祿課題組合作，進一步利場用局域電的調(diào)控作用，將第三類存儲技術(shù)的保持時間從10秒提高到了100秒以上。研究論文發(fā)表于Nature Electronics。研究團隊借助于具有極化特征的鐵電薄膜材料，通過納米探針自由調(diào)控薄膜的極化方向獲得PN結(jié)構(gòu)非易失電場，實現(xiàn)局域場調(diào)制高速準非易失存儲器的保持機制，使得超快數(shù)據(jù)存儲速度與數(shù)據(jù)保持特性具備通用存儲器特征，可用于內(nèi)外存融合的統(tǒng)一存儲架構(gòu)。同時，這種技術(shù)還可以用于多種電子器件制作。

無基底、無固定形狀平面微型超級電容器

中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所二維材料與能源器件研究組研究員吳忠?guī)泩F隊和納米與界面催化研究組研究員傅強團隊合作，開發(fā)出一種器件組裝新方法，將平面圖案化微電極包裹在化學(xué)交聯(lián)的氧化石墨烯-聚乙烯醇基水凝膠電解質(zhì)中，成功構(gòu)建出一種無基底、無形狀的新概念微型超級電容器。研究成果發(fā)表于Advanced Functional Materials。微電極集成于凝膠電解質(zhì)內(nèi)部制備一體化薄膜的新方法，將二維材料（如MXene、石墨烯）基平面圖案化微電極包裹在含氧化石墨烯的化學(xué)交聯(lián)聚乙烯醇基水凝膠電解質(zhì)薄膜中，構(gòu)建出一種基于“微電極-電解質(zhì)一體化薄膜”新概念的無基底、無固定形狀的微型超級電容器。

柔性碳納米管傳感存儲一體化器件

中國科學(xué)院金屬研究所沈陽材料科學(xué)國家研究中心科研人員與國內(nèi)多家單位合作，開發(fā)出柔性碳納米管傳感-存儲器件，邱松、韓拯、成會明、孫東明為共同通訊作者。研究論文發(fā)表于Advanced Materials。采用半導(dǎo)體性碳納米管薄膜為溝道材料，利用均勻離散分布的鋁納米晶/氧化鋁一體化結(jié)構(gòu)作為浮柵層與隧穿層，獲得柔性碳納米管浮柵存儲器。較薄氧化鋁隧穿層可使在擦除態(tài)“囚禁”于鋁納米晶浮柵中的載流子在獲得高于鋁功函數(shù)的光照能量時，通過直接隧穿方式重新返回溝道之中，使閉態(tài)電流獲得明顯的提升，完成光電信號的直接轉(zhuǎn)換與傳輸，實現(xiàn)集圖像傳感與信息存儲于一身的新型多功能光電傳感與存儲系統(tǒng)。

水下滑翔蛇形機器人

中國科學(xué)院沈陽自動化研究所研制出一種結(jié)合水下滑翔機和水下蛇形機器人特點的水下滑翔蛇形機器人，該機器人可以實現(xiàn)凈浮力驅(qū)動的滑翔運動和關(guān)節(jié)力矩驅(qū)動的多種游動步態(tài)，具有續(xù)航能力強和機動強的優(yōu)點。研究論文發(fā)表于Science ChinaInformation Sciences。通過解耦和反饋線性化，把復(fù)雜的非線性系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為等效的線性形式，然后基于趨近律方法設(shè)計滑?？刂破鳎档投秳硬⑶覍崿F(xiàn)魯棒控制。通過無跡卡爾曼濾波器，對測量噪聲進行濾波和對未知狀態(tài)量進行估計，該方法通過無跡變換處理均值和協(xié)方差的非線性傳遞問題，保留了系統(tǒng)高階項，具有精度高、穩(wěn)定性強的優(yōu)點。

超高效太陽能海水淡化

上海交通大學(xué)制冷與低溫工程研究所ITEWA創(chuàng)新團隊的徐震原副教授和王如竹教授與麻省理工學(xué)院Lenan Zhang博士和Evelyn N. Wang教授等合作，提出界面局部加熱型多級太陽能蒸餾架構(gòu)，結(jié)合太陽能界面局部加熱和蒸汽焓回收，突破了前述研究的局限，顯著提升了被動式太陽能海水淡化的效率。相關(guān)研究成果發(fā)表于Energy & Environmental Science。系統(tǒng)性的能量傳遞優(yōu)化，而非高性能材料，是達到超高效太陽能海水淡化的關(guān)鍵。通過采用商用和低成本材料搭建的實驗裝置，研究團隊在一個太陽輻照條件下實現(xiàn)了海水淡化高產(chǎn)水率。該裝置還可以通過毛細作用進行被動補水，同時通過鹽分在夜間的反向擴散實現(xiàn)被動排鹽。

仿皮膚柔性傳感用于盲文智能識別

中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所王家成研究員和復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院盧紅亮教授和張衛(wèi)教授等合作，研制了一種仿皮膚式柔性壓力傳感器，基于此傳感器，有望實現(xiàn)盲文的智能識別。研究論文發(fā)表于Nano Energy。該傳感器由3個主要部分組成，分別對應(yīng)于人體皮膚的3個部分（表皮、真皮和皮下組織）。頂部基質(zhì)為荷葉棘突隨機高斯分布的力信號感知層，與表皮結(jié)構(gòu)形態(tài)相似。這種微結(jié)構(gòu)對于提高靈敏度、測量和識別弱力是必不可少的。中間導(dǎo)電填料為力信號處理層。底部基板是力信號轉(zhuǎn)換層，其能夠?qū)⒘π盘栟D(zhuǎn)換為電信號，利用隨機森林算法（RDFA），實現(xiàn)了實時盲文的有效識別。