納米傳感器:決勝智能化戰(zhàn)爭(zhēng)的關(guān)鍵
2017/3/15
導(dǎo)讀: 傳感器技術(shù)是當(dāng)今世界迅猛發(fā)展的高新技術(shù)之一,與通信技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)共同構(gòu)成信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱。隨著人類社會(huì)進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,尤其是材料技術(shù)、生物技術(shù)、納米制造技術(shù)、人工智能技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展與跨界融合,各類納米傳感器應(yīng)運(yùn)而生,極大豐富了傳感器的理論,拓寬了傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域。
集靈敏、智能等優(yōu)異性能于一身
與傳統(tǒng)的傳感器相比,納米傳感器由于可以在原子和分子尺度上進(jìn)行操作,充分利用了納米材料的反應(yīng)活性、拉曼光譜效應(yīng)、催化效率、導(dǎo)電性、強(qiáng)度、硬度、韌性、超強(qiáng)可塑性和超順磁性等特有性質(zhì),因而具有許多顯著特點(diǎn):
靈敏度高。用于探測(cè)有毒氣體的碳納米管傳感器,利用納米晶或多孔納米材料可以增加與毒性氣體分子接觸的表面積,其靈敏度可以增加幾倍。若利用氧化錫、氧化銻、氧化鋅的納米顆粒做成傳感器,靈敏度也將大為提高。近來中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所研究人員運(yùn)用碳納米管與納米薄膜技術(shù),研制出具有高靈敏度、高穩(wěn)定性的柔性可穿戴仿生觸覺傳感器——人造仿生電子皮膚,可對(duì)人體不同生理狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)和疾病前期診斷。
功耗小。隨著微機(jī)電技術(shù)和微納材料技術(shù)的發(fā)展,使得納米傳感器向著超微型化、智能化方向迅速發(fā)展,納米級(jí)機(jī)器人傳感器已經(jīng)可以通過血液注入的方式進(jìn)入人體,對(duì)人體的生理參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),并有望對(duì)于癌變細(xì)胞、致病基因進(jìn)行靶向精確治療。與傳統(tǒng)傳感器相比,納米傳感器還可具有自供電能力、從環(huán)境中收集光輻射和電磁輻射能量的能力。
成本低。隨著納米材料制備技術(shù)的成熟,制造過程的可重復(fù)性和批量化生產(chǎn)已不存在太大的問題,納米傳感器的制造成本亦可以大大降低。低成本、小微型化節(jié)點(diǎn)的納米傳感器進(jìn)行大量布撒,可以形成無線納米傳感器網(wǎng)絡(luò),這一優(yōu)勢(shì)可以使納米傳感器的探測(cè)能力大大擴(kuò)展,為氣候監(jiān)測(cè)與環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域帶來革命性的變化。
多功能集成。傳統(tǒng)的傳感器一般為具有單一功能的傳感器,納米傳感器則可以將成千上萬的具有不同功能的納米傳感器組成的陣列加工在一個(gè)小微型化芯片上,使其具有多功能探測(cè)與分析能力,并具有越來越強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)與分析的能力,若與互聯(lián)網(wǎng)相連接,還將具備數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程分析處理的能力。其“傻瓜化”特征使其操作十分簡(jiǎn)便。
納米傳感器的這些特點(diǎn)將使其在構(gòu)建各類物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)程中擁有可觀的發(fā)展前景和巨大的應(yīng)用潛力,納米傳感器技術(shù)也有望成為推動(dòng)世界范圍內(nèi)新一輪科技革命、產(chǎn)業(yè)革命和軍事革命的“顛覆性”技術(shù)。