技術(shù)突破引爆需求 成就傳感器在社會(huì)領(lǐng)域創(chuàng)新應(yīng)用

  研制新型傳感器，對(duì)于社會(huì)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)交往、科學(xué)技術(shù)和日常生活中自動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)控制的發(fā)展，以及人類(lèi)觀(guān)測(cè)研究自然界的深度和廣度都具有重要的實(shí)際意義。新型傳感器將會(huì)更多應(yīng)用在人們有待突破的行業(yè)，傳感器技術(shù)創(chuàng)新永遠(yuǎn)是傳感器研究員孜孜不倦的追求。
 近期，伴隨著傳感器技術(shù)的頻繁突破，傳感器進(jìn)一步滿(mǎn)足社會(huì)大領(lǐng)域的最新需求。在光學(xué)生物傳感器、光纖傳感器、細(xì)菌傳感器多個(gè)方面體現(xiàn)的尤為突出。
  新型生物傳感器：監(jiān)測(cè)感染性病毒
  近期，俄羅斯科學(xué)家開(kāi)發(fā)出了一種新的激光技術(shù)，用于制造新穎的光學(xué)生物傳感器，這種傳感器能夠在幾秒鐘內(nèi)識(shí)別感染性疾病。該裝置通過(guò)紅外光來(lái)顯示有害的細(xì)菌和病毒，可以在大型的交通樞紐，如機(jī)場(chǎng)等需要不斷監(jiān)測(cè)大量的客流的環(huán)境下得到廣泛應(yīng)用。
  這種新的生物傳感器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它的靈敏度。“光學(xué)生物傳感器，使用我們的技術(shù)可以檢測(cè)單個(gè)細(xì)菌，”Sergey Kudryashov說(shuō)，他是機(jī)械與光學(xué)大學(xué)激光技術(shù)與儀器學(xué)院和列別捷夫物理研究所氣體激光器實(shí)驗(yàn)室的領(lǐng)導(dǎo)研究員。“在一些公共機(jī)構(gòu)，如幼兒園、學(xué)校內(nèi)傳染病的早期診斷，特別對(duì)于高校的季節(jié)性流行病有很好的幫助。對(duì)于在傳染病醫(yī)院的醫(yī)生來(lái)說(shuō)，這種技術(shù)可以是一個(gè)寶貴的資產(chǎn)，可用于早期和更快的診斷。”
  科學(xué)家們希望在未來(lái)，由于較低的生產(chǎn)成本和快速的制造工藝，以及更常見(jiàn)的基板材料的使用，新的光學(xué)生物傳感器平臺(tái)將得到廣泛的實(shí)際應(yīng)用。此外，根據(jù)研究人員的說(shuō)明，一旦光譜庫(kù)被校準(zhǔn)，傳感器將能夠識(shí)別不僅是致病微生物的類(lèi)型，且會(huì)包括它們的近似類(lèi)型。
  光纖激光傳感器：結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)
  近日，來(lái)自美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室(NRL)光學(xué)科學(xué)部與材料科學(xué)部的研究人員合作，成功地使用分布式反饋光纖激光聲發(fā)射傳感器檢測(cè)出了鉚接搭接接頭中裂紋產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)。這種嵌入式的傳感器可以用于解決鉚接件周期性“微動(dòng)磨損”的聲事件以及檢測(cè)來(lái)自裂紋的聲發(fā)射信息。對(duì)搭接處的延時(shí)成像，將可以使觀(guān)測(cè)到的斷裂與測(cè)量的信號(hào)之間建立起關(guān)聯(lián)。
   除了裂紋檢測(cè)，這種光纖激光傳感器還能夠有效檢測(cè)沖擊損害影響，此外，該傳感器還具有能夠與現(xiàn)有光纖應(yīng)變和溫度傳感系統(tǒng)進(jìn)行集成的潛力。這為滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)體系的操作安全要求提供了一種多參數(shù)傳感能力，值得一提的是，這還將顯著降低整體的成本費(fèi)用。
  研究員強(qiáng)調(diào)這項(xiàng)技術(shù)將有可能應(yīng)用在除軍事領(lǐng)域以外的許多方面。“我們的研究及應(yīng)用重點(diǎn)是海軍等國(guó)防方面，例如飛機(jī)、艦船和潛艇等。如果一些橋梁或者建筑物結(jié)構(gòu)中含有易受疲勞和失效影響的關(guān)鍵部件，那么該技術(shù)同樣可以用于對(duì)這些結(jié)構(gòu)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)”。目前，還沒(méi)有其它的本征型光纖傳感器能夠與光纖激光聲發(fā)射傳感器在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)試所達(dá)到的性能相匹敵。
  細(xì)菌傳感器：檢測(cè)內(nèi)分泌干擾物
  接觸內(nèi)分泌干擾物(endocrine-disrupting chemicals， EDCs)與肥胖和癌癥等疾病相關(guān)聯(lián)。EDCs是干擾天然的激素受體的化合物。它們存在于多種消費(fèi)品中，比如雙酚A(bisphenol A， BPA)能夠在一些塑料容器中發(fā)現(xiàn)。在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的研究人員利用大腸桿菌開(kāi)發(fā)出一種新的方法來(lái)檢測(cè)EDCs。
   這些研究人員報(bào)道，這種傳感器能夠檢測(cè)具有不同結(jié)構(gòu)的EDCs，包括BPA和己烯雌酚。他們也測(cè)試了這種傳感器是否能夠檢測(cè)消費(fèi)品中的EDCs。他們比較了塑料嬰兒奶瓶(盡管它的標(biāo)簽上標(biāo)注不存在BPA，但是當(dāng)經(jīng)微波爐加熱時(shí)，它確實(shí)會(huì)釋放EDCs)和玻璃瓶。在對(duì)這兩種瓶子進(jìn)行微波爐加熱10次每次加熱兩分鐘后，他們能夠檢測(cè)到這種塑料嬰兒奶瓶存在顯著的雌激素活性，但是這種玻璃瓶不存在。
 　如今，這些研究人員希望對(duì)這種傳感器進(jìn)行改造，以便也能夠檢測(cè)其他的環(huán)境化學(xué)物。
 　縱觀(guān)分析，隨著技術(shù)研發(fā)的持續(xù)深入，成本的下降，性能和可靠性的提升，在物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和高端裝備制造快速發(fā)展的推動(dòng)下，傳感器的典型應(yīng)用市場(chǎng)發(fā)展迅速。
 　我國(guó)傳感器應(yīng)對(duì)國(guó)外市場(chǎng)的壓力，挑戰(zhàn)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，未來(lái)傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展傾向于三大領(lǐng)域，其一是以工業(yè)控制、汽車(chē)、通訊、環(huán)保為重點(diǎn)服務(wù)領(lǐng)域，以傳感器、彈性元件、光學(xué)元件、專(zhuān)用電路為重點(diǎn)對(duì)象，發(fā)展具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的原創(chuàng)性技術(shù)和產(chǎn)品；其二，以增加品種、提高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益為主要目標(biāo)，加速產(chǎn)業(yè)化，使國(guó)產(chǎn)傳感器的品種占有率達(dá)到70%——80%，高檔產(chǎn)品達(dá)60%以上；其三是以MEMS工藝為基礎(chǔ)，以集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)為依托，加強(qiáng)制造工藝和新型傳感器和儀表元器件的開(kāi)發(fā)，使主導(dǎo)產(chǎn)品達(dá)到和接近國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的先進(jìn)水平。
   隨著現(xiàn)代科技技術(shù)的高速發(fā)展，人們生活水平的迅速提高，傳感器技術(shù)越來(lái)越受到普遍的重視，它的應(yīng)用已滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。傳感器產(chǎn)業(yè)化發(fā)展迎來(lái)前所未有的機(jī)遇，值得一提的是，國(guó)家對(duì)科技軟實(shí)力的突出重視為傳感器技術(shù)突破創(chuàng)造了極為俱佳的創(chuàng)新溫床，期待傳感器產(chǎn)業(yè)在新年伊始能開(kāi)創(chuàng)良好的開(kāi)頭。