柔性光电技术

11月1日，中科院苏州纳米所与欧菲光南昌公司共建的“柔性光电技术联合实验室”在南昌揭牌成立。南昌市委书记王文涛、市长陈俊卿等出席仪式。 　　据悉，该联合实验室是苏州纳米所印刷电子科研团队与欧菲光集团深度合作的产物，将在科研与产业结合等方面发挥重要作用。此前，双方已签约共同研究开发基于柔性材料的发光、光伏与印刷电子技术。目前，欧菲光南昌公司已开始投入联合实验室南昌分部的建设，欧菲光集团投入到纳米所的建设经费也已到位。

人类视网膜通过感知光信号收集丰富的动态图像，并对其进行预处理，进而加速下游视觉皮层的任务识别。传统硅视觉芯片的信号感知、存储，与处理单元相互独立，各单元之间大量频繁的数据传输和模数转换，不仅产生大量的能耗，而且严重限制了算速。这一局限性随着摩尔定律的减速进一步加剧。因此，开发柔性且具有“感算一体”特征的光电材料和器件，对于实现低功耗高算速的边缘计算器件具有重要意义。 中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室研究员黄伟国团队和香港大学教授王忠睿团队合作，提出了材料-算法协同设计策略，开发出具有高效激子分离和空间电荷传输特性的半导体聚合物（p-NDI），并构建出具有多任务识别能力的“储池计算”视觉芯片。基于p-NDI出色的光响应行为和瞬态记忆特性，器件可同时感知、存储和预处理光信号，并表现出多比特信号区分能力、记忆非线性衰减行为，以及对于不同输入信号的实时关联特性。基于此，该“储池计算”器件对手写字母、数字和服装的识别率分别为98.04%、88.18%和91.76%。此外，该器件对不同动态手势的识别率达98.62%，为有机光电材料中报道的最高值。该工作为柔性可穿戴具有多任务学习识别功能的高效光子神经形态器件提供了全新的设计策略。 近日，相关研究成果以Wearable in-sensor reservoir computing using optoelectronic polymers with through-space charge-transport characteristics for multi-task learning为题，发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。研究工作得到国家海外高层次人才计划、国家自然科学基金、中国福建光电信息科学与技术创新实验室的支持。

胶体量子点(QD)/石墨烯纳米杂化异质结构为量子传感器提供了一种有前途的方案，因为它们利用了量子点中的强量子限制，具有增强的光-物质相互作用、光谱可调性、抑制的声子散射和室温下石墨烯中非凡的电荷迁移率。在这里，我们报告了一个灵活的，九通道的 PbS 量子点/石墨烯纳米混合成像阵列在聚对苯二甲酸乙二酯上的开发，使用了一个简单的工艺，用于器件制造，信号采集和处理。PbS 量子点/石墨烯成像阵列具有高度均匀的光响应特性。在1.0 V 偏置下，400-1000nm 入射光[紫外-可见-近红外(UV-vis-NIR)]的最高响应度为9.56 × 103-3.24 × 103A/W，功率为900pW。此外，该阵列具有一致的光谱响应，弯曲到几毫米的曲率半径。在紫外-可见-近红外(UV-vis-NIR)范围内的宽波长成像表明，量子点/石墨烯纳米杂化体为柔性光探测器和成像器提供了一种可行的方法。图1.(a-c)九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列的器件制作方法。(b)石墨烯通道上的 PbS QD 涂层 以及(c) MPA 配体交换。(d，e)是分别在刚性硅和柔性 PET 衬底上制作的9通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列的示意图。(f)用短链导电 MPA 配体封装 PbS 量子点以促进从量子点到石墨烯的电荷转移的替换长链绝缘 OLA 和 OA 配体的示意图。(g)九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列中像素的结构示意图和 PbS 量子点/石墨烯界面上的内置电场。(h)使用 Arduino 读出器在九通道 PbS 量子点/石墨烯光电探测器阵列上进行传输成像的光学设置。图2。(a)在量子点沉积之前，在九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列上的石墨烯或“ Gr”通道的光学图像。(b)石墨烯/Si 和 Si 之间边界处的 G 峰(左上)和2D 峰(右上)的拉曼图，以及石墨烯上随机选择的点的拉曼光谱。单层石墨烯的 I2D/IG 2。(c)在1200nm 附近显示吸收峰的 PbS 量子密度吸收光谱。插图显示了 PbS 量子点的 TEM 图像，表明了 PbS 量子点的大小和均匀性。(d) PbS 量子点直径大小的分布。(e) PbS 量子点的高分辨透射电镜图像。条纹间距约为0.3 nm，相当于 PbS 的(200)晶格面。图3。(a)在硅衬底上的九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列上的选定像素在制作后的少数选定次数上的动态光响应。入射光功率为230nW，波长为500nm。整个像素的偏置电压为1.0 V (b)三个光开/关周期，显示重现性以及上升和下降时间定义。(c)相同的九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列对400-1000nm 范围内几个选定波长的入射光功率的光响应性。(d)相同的九通道 PbS QD/石墨烯传感器阵列对入射光功率为900pW 和偏置电压为1.0 V 的波长的检测率显示相同的九通道 PbSQD/石墨烯传感器阵列对入射光功率为900pW 和波长为500nm 的偏置电压的归一化响应性。数据在6783A/W 的1V 响应下进行了归一化处理。图4。(a)硅基板上的九通道 PbS QD/石墨烯传感器阵列对2.5 μW 的入射光功率和1V 的偏置电压的波长和通道(像素)的响应度(b)在500nm 的波长下9个像素的归一化响应度。(c)在黑暗中使用带有“ X”的阴影掩模显示五个中心通道和四个角通道的透射成像示意图。(d)使用(b)中的归一化方法对9个像素进行归一化响应，显示“ X”阴影掩模成像的结果。图5。(a)显示阴影掩模位置的图像扫描系统，透过线性致动器水平和垂直扫描，以取得安装在“样本”位置的九通道 PbSQD/石墨烯传感器阵列上的传输图像。(b)透过光束扫描以在阵列上产生传输图像的阴影掩模的光学图像。(c-e)通过在(c)400，(d)500和(e)1000nm 的波长的衬底上的九通道 PbS QD/石墨烯传感器阵列获得的图像。图6。(a)在 PET 基板上安装在弯曲虎钳上的九通道 PbS QD/石墨烯传感器阵列。转动图中所示的螺丝，将虎钳的两边连接在一起产生弯曲。(b) PET 阵列对几个选定波长的入射光功率的归一化响应率和1V 的偏置电压(c)柔性 PET 阵列的响应率作为入射光波长的函数以及刚性 Si 阵列，两者都在400nm 处归一化以进行比较。在这种情况下，入射光功率约为120nW，偏置电压为1 V (d)对于具有500nm照明的 PET 阵列，响应率与曲率半径之比。这种情况下的光功率为2.5 μW，偏置电压为1 V。插图展示了在弯曲条件下的阵列，并用500nm 光照明。图7.在 PET 上分别以(a)400，(b)500和(c)1000nm 的波长用9通道 PbS QD/石墨烯混合传感器阵列拍摄的图像。图8.在 PET 上用9通道 PbS QD/石墨烯混合传感器阵列拍摄的图像，阵列(a)平坦，(b)弯曲半径为5厘米。相关科研成果由堪萨斯大学Andrew Shultz、Bo Liu和Judy Z. Wu等人于2022年发表在ACS Applied Nano Materials上。

柔性材料在温度环境下力学性能测试技术应用柔性电子器件飞速发展，它们被广泛用于医疗诊断、监测和柔性机器人等领域。柔性电子涵盖有机电子、塑料电子、生物电子、纳米电子、印刷电子等，包括RFID、柔性显示、有机电致发光(OLED)显示与照明、化学与生物传感器、柔性光伏、柔性逻辑与存储、柔性电池、可穿戴设备等多种应用。随着其快速的发展，涉及到的领域也进一步扩展，目前已经成为交叉学科中的研究热点之一。Science将有机电子技术进展列为2000年世界十大科技成果之一,美国科学家艾伦黑格、艾伦马克迪尔米德和日本科学家白川英树由于他们在导电聚合物领域的开创性工作获得2000年诺贝尔化学奖。近几年，国内清华大学、西北工业大学、南京工业大学、华中科技大学等国内著*名大学都先后建立了柔性电子技术专门研究机构，柔性电子技术已经引起了我国研究人员的高度关注与重视，柔性电子领域的研究异常火热，使得该领域的发展日新月异并取得了长足的进展。近期，复旦大学复旦大学高分子科学系教授彭慧胜领衔的研究团队，成功将显示器件的制备与织物编织过程实现融合，在高分子复合纤维交织点集成多功能微型发光器件等相关成果发表在Nature。华中科技大学吴豪教授团队联合复旦大学李卓研究员，基于负泊松比超材料结构开发出高性能柔性电子皮肤。相关成果 “Flexible Mechanical Metamaterials Enabled Electronic Skin for Real-time Detection of Unstable Grasping in Robotic Manipulation” 发表在Advanced Functional Materials上。杭州师范大学朱雨田教授团队通过简单的原位还原和溶剂浇注技术，开发了由聚乙烯醇(PVA)、 柠檬酸(CA)和银纳米粒子(AgNPs)组成的可拉伸和透明的多模态电子皮肤传感器，它具有应变、温度和湿度方面的多种传感能力。在柔性材料（柔性玻璃、柔性OLED、柔性电池、柔性电子皮肤）以及柔性电子元器件等研究过程中，在一定温度环境下的力学性能（屈服强度、延伸率、泊松比、杨氏模量）是评价柔性材料应用场景维度的一个非常重要的指标， 也是制定柔性电子制造过程工艺关键参数。一般情况下，该类测试载荷精度要求较高，且样品小，在进行屈服、强度、延伸率等力学性能测试时，在实现温度冷热环境，拉伸功能同时还需配备非接触类视觉测量类仪器，如DIC。冷热原位拉伸微观应力应变解决方案冷热原位拉伸微观应力应变测试系统主要应用于小尺度的相关的柔性材料、生物、金属、有机聚合物、纤维等各种材料科学研究，可实现温度范围-190~600℃，温控精度±0.1℃ 最*大载荷5kN。冷热原位拉伸测试系统通过实时获取材料动态载荷下，形变和温度等数据，结合DIC联用进行材料微观结构分析数据，可实现定量分析材料微观力学性质、相变行为、取向变化、裂纹萌生和扩展、材料疲劳和断裂机制、材料弯曲、高温蠕变性、分层、形成滑移面以及脱落等现象，实现各种材料性能的研究。三维数字图像相关技术（DIC）具有准确性、稳健性和易用性的特点，已被广泛应用于应变测量。但是，对于需要高放大倍数的测量样品，3D测量仍很难达到测量需求，这主要是由于3D测量缺乏具有足够景深的光学元件，无法从不同视角获取3D分析所需的两张高放大率图像。WTDIC-Micro弥补了传统设备无法进行微小物体变形测量的不足，成为一种微观尺度领域变形应变测量的有力工具。 该测试系统采用模块化设计， 核心冷热原位拉伸台采用专利技术自主设计、加工制造，开发出集成化、多功能、兼容性强、变温范围大、灵活小巧，安装快捷方便、操作简单、性能可靠的冷热原位微观应力测试系统解决方案，且性价比高。1) 应用范围广：可用于金属、无机（半导体、陶瓷）、有机（生物、高分子、纤维）、复合涂层等多个学科的材料科学研究。2) 温控技术强：三种变温模块（半导体冷热、液氮/电热冷热等）可自由更换，变温范围-190~600℃，RT~1000℃，温控精度±0.1℃，具有自主产权核心温控模块算法；3) 载荷加载功能多：可更换多种专用夹具，可实现测试样品的拉伸、挤压、疲劳测试；最*大拉伸载荷5kN，载荷精度0.2%；拉伸速率达1 -100 um/s，最*大位移50mm；4) 变温拉伸台适应性强：可适配扫描电子显微镜、光学显微镜系统、X射线衍射仪等系统；5) 软件集成度高：集成温控、拉伸测试，可进行载荷、温度、位移多种参数设置，可结合灵活的阀值进行循环负载的复杂实验，可以实时进行材料研究应力应变；6) 软件界面表现丰富：系统软件提供多种模式的材料检测模式，温度、载荷、位移阈值设置，曲线生成，数据自动采集、多种格式输出；7) 技术支持：自主研发，定制开发灵活；提供全面的解决方案和技术指导。三维显微应变测量系统 WTDIC-Micro显微应用测量系统：光学显微镜和DIC数字图像相关技术的结合，可以满足纳米级精度测量需求。 使用方法步骤 在柔性小尺寸试样测试过程中，冷热原位拉伸测试系统的使用方法及步骤如下：(1) 通过专用的小试样散斑喷涂装置，制作散斑涂层。当然，也可以通过画线等方式制作标记，视频引伸计均可支持，但制作散斑涂层后面还可以扩展到其他用途，所以我们建议处理为散斑涂层。制作完成的试样类似下图。　　小尺寸试样散斑喷涂效果 (2) 将小试样放在对应的试验机上并夹持住冷热原位拉伸测试系统加载试样测试结果（1）应变-状态曲线（2）位移-状态曲线温度波动曲线（3）数据表格计算得到的位移场(上)和应变场(下) 总结：在柔性材料研究中，高精度实时获取不同温度下的应力应变数据，是解决柔性小尺寸试样变温环境应力应变测量问题的较佳方案。文天精策仪器科技（苏州）有限公司针对小尺寸试样力学试验中的测量难题，为用户提供成套解决方案，在小试样的加载装置、夹具设计、环境控制等方面提供完整的解决方案。

早在上世纪五十年代，美国贝尔实验室的研究者就发明了单晶硅太阳电池，利用单晶硅晶圆实现了太阳光能转换成电能的突破，并成功用于人造卫星，当时的光电转换效率仅有5%左右。近几年，研究人员通过材料结构工程和高端设备开发的协同创新，将单晶硅太阳电池的光电转换效率提高到26.8%，接近理论极限29.4%，制造成本和综合发电成本大幅度下降，在我国大部分地区达到平价上网。同时，单晶硅太阳电池在光伏市场的占有率也上升到95%以上。除了常规太阳电池在地面光伏电站和分布式光伏的大规模应用以外，柔性太阳电池在可穿戴电子、移动通讯、车载移动能源、光伏建筑一体化、航空航天等领域也具有巨大的发展空间，然而目前尚未开发出商用的高效、轻质、大面积、低成本柔性太阳电池满足该领域的应用需求。中国科学院上海微系统与信息技术研究所的研究团队通过高速相机观察发现，单晶硅太阳电池在弯曲应力作用下的断裂总是从单晶硅片边缘处的“V”字型沟槽开始萌生裂痕，该区域被定义为硅片的“力学短板”。根据这一现象，研究团队创新地开发了边缘圆滑处理技术，将硅片边缘的表面和侧面尖锐的“V”字型沟槽处理成平滑的“U”字型沟槽，改变介观尺度上的结构对称性，结合有限元分析、动态应力载荷下的分子动力学模拟和球差透射电子显微镜的残余应力分析，发现单晶硅的“脆性”断裂行为转变成“弹塑性”二次剪切带断裂行为。同时，由于圆滑处理只限于硅片边缘区域，不影响硅片表面和背面对光的吸收能力，从而保持了太阳电池的光电转换效率不变。该结构设计方案可以显著提升硅片的“柔韧性”，60微米厚度的单晶硅太阳电池可以像A4纸一样进行折叠操作，最小弯曲半径达到5毫米以下；也可以进行重复弯曲，弯曲角度超过360度。相关成果于5月24日在《自然》（Nature）杂志发表，并被选为当期的封面文章。论文通讯作者、上海微系统所研究员狄增峰介绍道:“对于具有表面尖锐‘V’字型沟槽的太阳电池硅片断裂行为的认识，启发了研究团队针对硅片边缘区域进行形貌改变，将尖锐‘V’字型沟槽处理成圆滑‘U’字型沟槽，从而让弯曲应变能够有效分散，有效抑制了应变断裂行为，提升了硅片的柔韧性，最终实现了高效、轻质、柔性的单晶硅太阳电池。”论文通讯作者、上海微系统所研究员刘正新介绍道:“由于圆滑策略仅在硅片边缘实施，基本不影响太阳电池的光电转化效率，同时能够显著提升太阳电池的柔性，未来在空间应用、绿色建筑、便携式电源等方面具有广阔的应用前景。”该工作通过简单工艺处理实现了柔性单晶硅太阳电池制造，并在量产线验证了批量生产的可行性，为轻质、柔性单晶硅太阳电池的发展提供了一条可行的技术路线。研究团队开发的大面积柔性光伏组件已经成功应用于临近空间飞行器、建筑光伏一体化和车载光伏等领域。该工作的第一完成单位为中国科学院上海微系统所，第一作者为上海微系统所副研究员刘文柱、长沙理工大学副教授刘玉敬、沙特阿美石油公司博士杨自强和南京师范大学教授徐常清。理论计算与北京航空航天大学副教授丁彬和南京师范大学教授徐常清合作完成。残余应力分析与长沙理工大学教授刘小春和副教授刘玉敬合作完成。高速相机拍摄硅片瞬间断裂过程由阿美石油公司博士杨自强完成。

图片来源：物理学家组织网由韩国科学技术院电气工程学院和国家纳米制造中心科学家领导的联合研究团队宣布，他们使用MXene纳米技术，成功开发出了一款防水且透明的柔性有机发光二极管（OLED），新材料即使暴露在水中也能发光和透光，有望应用于汽车、时尚和功能性服装等领域。相关研究刊发于最新一期美国化学学会《ACS Nano》杂志。透明柔性显示器在包括汽车显示器、生物保健、军事和时尚等多个领域备受瞩目。但众所周知，当发生小变形时，它们很容易断裂。为解决这个问题，科学家们正在对许多透明的柔性导电材料，如碳纳米管、石墨烯、银纳米线和导电聚合物等开展积极研究。MXene是一种具有高电导率和透光率的二维材料，具有优异的电化学和光电性能，可通过溶液加工实现大规模生产。尽管拥有这些诱人特性，但其电性能很容易因空气中的湿气或水而劣化，因此其商业化备受挑战。为解决这一问题，研究团队使用了一种封装策略，可保护MXene材料免受湿气或氧气引起的氧化，进而开发出一种寿命长、抗外部环境因素稳定性高的MXene基OLED。新设计的双层封装薄膜，可阻挡水分并具有柔韧性。其顶部还贴有厚度为几微米的塑料薄膜，使其可在水中洗涤而不会降解。这款基于MXene的OLED，亮度达到1000坎德拉/平方米或更高，即使在阳光直射的户外也可拥有清晰的显示效果。此外，即使在水下浸泡6小时，该OLED的性能也能保持稳定。研究人员指出，最新研究将成为MXene应用于电气设备领域的指导方针，可应用于其他需要柔性透明显示器的领域。

p 　　 strong 仪器信息网讯 /strong 2016年6月14日，阿美特克集团科学仪器部在北京分公司召开“VersaSCAN微区电化学技术交流会”，并在此交流会上发布新技术——扫描电化学显微镜(SECM)柔性探针技术，仪器信息网作为特邀媒体参加了此次交流会。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201606/insimg/df310fa7-7498-4447-9824-d8d13bc1311e.jpg" title=" 现场.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 交流会现场 /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201606/insimg/23d87ea2-0dc1-4803-b034-50c862613922.jpg" title=" john.jpg" / /strong /p p style=" text-align: center " strong 阿美特克公司科学仪器部微区电化学产品经理John Harper 博士 /strong /p p 　　John Harper 博士为与会者详细介绍了此次发布的新技术。此次发布的扫描电化学显微镜柔性探针技术专用于“普林斯顿应用研究VersaScan”产品的柔性接触和等距测试，是由瑞士洛桑联邦理工学院的物理和电分析化学实验室(LEPA-EPFL)Hubert Girault教授课题组经数十年的研究而实现的。阿美特克科学仪器部与该实验室签署了独家合作协议，集成并销售其柔性探针技术。柔性探针使得广大研究者可同时进行等距离和等高模式的SECM测试，可分离3D表面电化学活性响应图中表面物理形貌和电化学响应的贡献。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201606/insimg/8b8cff7a-e52b-499e-a9c8-7301f57e1cc4.jpg" title=" 未标题-1.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 柔性探针 /strong br/ /p p 　　与市场上常用的硬性探针相比，柔性探针具有以下优势：1)柔性探针等距SECM无需额外增加昂贵的控制与测量硬件 2)测量时无需为达到控制距离而预先测试样品表面的地形地貌 3)探针设计为与样品进行柔性接触，当与样品表面接触时，探针会发生柔性弯曲，避免探针自身被划伤以及探针对样品表面的损害 4)常规技术中硬性探针和样品直接接触会导致表面易损样品被损坏，如人体组织等。而柔性探针技术接触样品的接触力仅为常规硬接触探针的千分之一。 /p p 　　未来，阿美特克集团科学仪器部与LEPA-EPFL还将共同致力于实现其它探针材料与技术的商业化，希望SECM柔性探针技术能帮助SECM成为标准电化学测试利器。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201606/insimg/2e21944f-8e7c-4060-bf35-cf3d26b32e96.jpg" title=" 颁奖.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 阿美特克公司科学仪器部亚洲区经理杨琦女士（左）和浙江大学刘艳华博士（右） /strong /p p 　　为鼓励更多的用户致力于微区电化学的研究，此次交流会特设“普林斯顿应用研究微区电化学优秀论文奖”。本次奖项颁发给了浙江大学刘艳华博士，以表彰其使用VersaScan微区电化学测试系统在涂装材料研究方面所作出的贡献，由阿美特克公司科学仪器部亚洲区经理杨琦女士为其颁奖。 /p p 　　随后的技术交流过程中，John Harper 博士、刘艳华博士和厦门大学林昌健教授针对微区电化学的技术和应用为大家进行了分享。 /p p 　　VersaScan微区电化学测试系统是一个模块化配置的系统，可实现现今所有微区扫描探针电化学技术以及激光非接触式微区形貌测试，包括扫描电化学显微镜、扫描振动电极测试、扫描开尔文探针测试、微区电化学阻抗测试、扫描电解液微滴测试、非触式光学微区形貌测试等。此次发布的柔性探针技术主要针对扫描电化学显微镜，目前阿美特克可提供有效直径15um的柔性碳探针。John Harper 博士还重点介绍了柔性探针技术的应用案例，包括癌细胞成像和黑色素瘤的分期变化(如皮肤癌)、电子应用-电沉积和成像、电催化等。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201606/insimg/42c2696e-55a0-4b85-a413-b27b8d2fcd46.jpg" title=" 刘.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 浙江大学刘艳华博士 /strong /p p 　　刘艳华博士介绍了扫描振动电极测试技术在涂层金属腐蚀研究中的应用。刘博士主要介绍了两项工作：一是采用电沉积技术合成了负载缓蚀剂的超疏水二氧化硅薄膜 二是构建了基于硅烷修饰的E-Sio2薄膜和环氧树脂的新型防护体系。在此两项工作中均利用了扫描振动电极测试技术来表征其微区耐腐蚀性能，与其它表征手段结果均有较好的吻合度。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201606/insimg/57ccfb9f-0203-43e8-9257-ca5e1f843bb5.jpg" title=" 林.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 厦门大学林昌健教授 /strong br/ /p p 　　据了解，林昌健教授自1979年开始研究微区电化学技术，至今已有37年。林教授认为微区电化学之所以能发展到今天的水平，一是科研需求，越来越多的科研人员应用此技术使其成为热门研究领域 二是科技发展，科技水平的发展也使微区电化学技术有了显著的进步。未来，微区电化学技术发展很重要的一方面就是探针技术的发展。林教授重点介绍了其团队开发的新型探针。林教授发现，在空间分辨率足够高的情况下，除电流、电压信号外， pH值和氯离子浓度也可以很好的表征局部腐蚀程度，故其团队开发了可测量pH值和氯离子浓度的探针。未来此探针有望集成到VersaScan微区电化学测试系统上。 /p p style=" text-align: right " （编辑：李学雷） br/ /p

2016年6月14日，阿美特克集团科学仪器部在北京分公司召开“VersaSCAN微区电化学技术交流会”，并在此交流会上发布新技术——扫描电化学显微镜(SECM)柔性探针技术，仪器信息网作为特邀媒体参加了此次交流会。 John Harper 博士为与会者详细介绍了此次发布的新技术。此次发布的扫描电化学显微镜柔性探针技术专用于“普林斯顿应用研究VersaScan”产品的柔性接触和等距测试，是由瑞士洛桑联邦理工学院的物理和电分析化学实验室(LEPA-EPFL)Hubert Girault教授课题组经数十年的研究而实现的。阿美特克科学仪器部与该实验室签署了独家合作协议，集成并销售其柔性探针技术。柔性探针使得广大研究者可同时进行等距离和等高模式的SECM测试，可分离3D表面电化学活性响应图中表面物理形貌和电化学响应的贡献。 与市场上常用的硬性探针相比，柔性探针具有以下优势：1)柔性探针等距SECM无需额外增加昂贵的控制与测量硬件 2)测量时无需为达到控制距离而预先测试样品表面的地形地貌 3)探针设计为与样品进行柔性接触，当与样品表面接触时，探针会发生柔性弯曲，避免探针自身被划伤以及探针对样品表面的损害 4)常规技术中硬性探针和样品直接接触会导致表面易损样品被损坏，如人体组织等。而柔性探针技术接触样品的接触力仅为常规硬接触探针的千分之一。 未来，阿美特克集团科学仪器部与LEPA-EPFL还将共同致力于实现其它探针材料与技术的商业化，希望SECM柔性探针技术能帮助SECM成为标准电化学测试利器。 为鼓励更多的用户致力于微区电化学的研究，此次交流会特设“普林斯顿应用研究微区电化学优秀论文奖”。本次奖项颁发给了浙江大学刘艳华博士，以表彰其使用VersaScan微区电化学测试系统在涂装材料研究方面所作出的贡献，由阿美特克公司科学仪器部亚洲区经理杨琦女士为其颁奖。 随后的技术交流过程中，John Harper 博士、刘艳华博士和厦门大学林昌健教授针对微区电化学的技术和应用为大家进行了分享。VersaScan微区电化学测试系统是一个模块化配置的系统，可实现现今所有微区扫描探针电化学技术以及激光非接触式微区形貌测试，包括扫描电化学显微镜、扫描振动电极测试、扫描开尔文探针测试、微区电化学阻抗测试、扫描电解液微滴测试、非触式光学微区形貌测试等。此次发布的柔性探针技术主要针对扫描电化学显微镜，目前阿美特克可提供有效直径15um的柔性碳探针。John Harper 博士还重点介绍了柔性探针技术的应用案例，包括癌细胞成像和黑色素瘤的分期变化(如皮肤癌)、电子应用-电沉积和成像、电催化等。 刘艳华博士介绍了扫描振动电极测试技术在涂层金属腐蚀研究中的应用。刘博士主要介绍了两项工作：一是采用电沉积技术合成了负载缓蚀剂的超疏水二氧化硅薄膜 二是构建了基于硅烷修饰的E-Sio2薄膜和环氧树脂的新型防护体系。在此两项工作中均利用了扫描振动电极测试技术来表征其微区耐腐蚀性能，与其它表征手段结果均有较好的吻合度。 林昌健教授自1979年开始研究微区电化学技术，至今已有37年。林教授认为微区电化学之所以能发展到今天的水平，一是科研需求，越来越多的科研人员应用此技术使其成为热门研究领域 二是科技发展，科技水平的发展也使微区电化学技术有了显著的进步。未来，微区电化学技术发展很重要的一方面就是探针技术的发展。林教授重点介绍了其团队开发的新型探针。林教授发现，在空间分辨率足够高的情况下，除电流、电压信号外， pH值和氯离子浓度也可以很好的表征局部腐蚀程度，故其团队开发了可测量pH值和氯离子浓度的探针。未来此探针有望集成到VersaScan微区电化学测试系统上。

近日，《科学》期刊发表了一项有关新型柔性电极应用于神经外科领域的研究进展。该研究团队创新采用分子设计新策略，研制出一种由仅有2微米大小的电极点组成的新型柔性电极，在手术中放到大脑上，可以帮助医生精确地“看”到大脑的神经核团、功能区，可以最大限度保护患者的大脑功能、减少致残致死情况。业内专家表示，这是目前世界上精度最高的柔性可拉伸微阵列电极。未来，该技术可以作为脑机接口中的核心技术，帮助瘫痪患者康复，并有望在未来的脑科学研究与临床转化中发挥重要作用。中国科学院外籍院士、美国斯坦福大学工程学院化工系主任鲍哲南，天津大学副教授王以轩为论文共同通讯作者，美国斯坦福大学博士后蒋圆闻、张智涛，王以轩和北京天坛医院神经外科副教授李德岭作为论文共同第一作者。其中，北京天坛医院副院长贾旺团队在提出生物医学问题、开展动物实验、调试电极参数、分析数据和撰写论文等步骤发挥重要作用。更清楚地看清大脑大脑是中枢神经系统的最高司令部，也是自然界最复杂的事物。“人的大脑中存在皮层功能区、神经核团等，是发放神经信号以控制人体各种行为的‘中枢司令部’，大脑中的多种神经传导束作为连接不同结构的‘桥梁’，传递各种信息。”北京天坛医院副院长贾旺对《中国科学报》说。贾旺介绍研究成果。（北京天坛医院供图）现代神经外科对于“精准”的要求极高，医生在手术中需要更及时、更精准地“看到”这些结构，以最大限度地保护患者的脑功能，减少致残甚至致死的几率。但在临床实践中，目前的技术体系无法完全满足需求，疾病累计功能密集区域的患者，在开颅手术后致残甚至致死的几率仍比较高。针对临床需求，研究团队提出 “可以紧密贴合在大脑不规则区域的柔性微阵列电极”的解决方案，并用分子设计新策略，研发出能在拉伸数倍情况下仍能保持导电性能的新型导电高分子材料。科研人员在展示柔性电极。（北京天坛医院供图）“这种电极在加工到2微米尺度下仍能保持可拉伸性和高导电性的特征，实现了可拉伸有机电子器件领域的重大突破。”蒋圆闻告诉《中国科学报》。同时，这种电极极为柔软而且可拉伸，可以放在脑干或神经外科术腔等多种不规则且容易损伤的场景，手术器械牵拉扭转等操作都不会损伤；基于高导电性和高密度的特征，应用该电极能精准定位到单个细胞的精度，以“热图”的形式直接“看到”大脑的神经核团，得以保护这些重要的大脑结构。从章鱼获得灵感“这是我很喜欢的一项研究，因为它很好地诠释了化学之美，并且展示了通过材料创新，我们可以开辟新的应用场景，尤其是在神经工程等新兴领域上。”鲍哲南对《中国科学报》表示。在早期的研究工作中，为了突破现有导电材料无法综合兼顾力学和电学性能的瓶颈，研究团队经历了一次次失败后，最终设计出更为合理有效的结构——在导电高分子材料中引入了拓扑交联网络，并实现了创纪录的高拉伸性、高导电性和高分辨光图案化的性能优势。“在寻找生物应用过程中，我们早期比较专注于在人体皮肤测试表面肌电。虽然结果还不错，但并不能完全突出我们器件的全部优势。”蒋圆闻说。“从人体到软体，可以考虑在其他更需要柔性设备的方向上进行尝试。”这是鲍哲南给蒋圆闻的建议。连接在章鱼臂上的可伸缩电极阵列（蒋圆闻供图）随后，蒋圆闻在软体动物上进行了测试，并发现不仅可以直接突出柔性可拉伸器件的优势，整个应用还更具有说服力。在实验中，蒋圆闻选择了具有代表性的软体动物——章鱼，并首次记录了章鱼触腕运动过程中的精细肌肉信号。利用获得的高质量电生理信号，研究人员可以对软体动物独特的分布式智能系统进行更深一步的解码研究，有望研制出更加智能的人造软体机器人。期望最终惠及患者这条章鱼给蒋圆闻带来了全新的思路和实验结果，就像蒋圆闻所说：“最终的结果都是一开始无法预测的。”在随后的实验中，研究团队实现了一系列过去难以实现的生物医疗应用，特别是针对柔软且精细的组织，包括以高分辨率稳定记录软体动物的肌肉信号，以及通过脑干实现单核团级别精准神经调控。研究团队选用大鼠来模拟脑外科手术，首次将该材料制备的神经电极运用在脑干等不规则并且高度易损伤的区域，并通过电极阵列精准定位到单个神经元的精度，以热图的形式快速且准确地勾勒脑干神经核团。“我们团队花了很长时间才开发出这种材料，该材料让未来的可拉伸电子产品的出现成为可能，其中透明的可拉伸导体是关键部件。”鲍哲南表示，“为了改进这种材料，我们还有很多工作要做。”谈到如何应用这种新技术，贾旺表示，北京天坛医院神经外科将依托国家神经疾病医学中心、国家神经系统疾病临床医学研究中心等平台，继续深入开展颅底手术中容易损伤重要神经的功能监测新技术和肢体瘫痪病人智能修复新策略等研究，从神经外科的角度助力脑科学发展，最终惠及患者。

转子在运转过程中会发生振动，转子的振幅随转速的增大而增大。到达某一转速时振幅达到最大值（也称共振点），超过这一转速后振幅随转速增大逐渐减少，且稳定于某一范围内，这一转子振幅最大的转速称为转子的“临界转速”。这个转速等于转子的“固有频率”，当转速继续增大，接近2倍固有频率时振幅又会增大，当转速等于2倍固有频率时称为二阶（级）临界转速 ，依次类推有三阶、四阶… … 。转子如果在临界转速下运行，会出现剧烈的振动，长时间运行还会造成轴的弯曲变形，甚至折断。整机德国原装进口全金属机身设计 一般的中速或者高速离心机，往往是采用一根刚性较好的硬轴，带动转子的旋转。因此当转子不可避免的在速度变化过程中发生振动时，离心机轴要承受相应的径向力（通俗讲就是掰这根轴的力），而且这种力同时会作用在固定传动轴的底座轴承上。因此会增大噪音和加剧磨损。除了转子自身具有的“固有频率”，在现实中，因为配平的误差，操作的失误，转子的不清洁，甚至是转子上微小的物理瑕疵，都会导致转子旋转起来的实际重心和离心机的轴心并不完全吻合。因此会增大作用与轴和底座上的径向力。Herolab柔性轴 Herolab针对这个问题，不仅在软件层面对升/降速程序设定上进行了科学的优化，同时采用了“柔性传动轴”。它是在物理结构上为转动轴提供了一定的角度偏转余度，其轴体自身也具备一定的弹性形变能力。因此它可以通过角度的偏转自动去“寻找”并“拟合”实际的旋转重心。从而抵消一次次跨越临界转速以及由配平误差导致的对轴产生的瞬时径向作用力的影响。因此可以说Herolab是从硬件层面花成本来解决“转子振动”的问题。 通过上面的介绍，就不难理解，为什么8～10万转的大型超速离心机，全部采用了“柔性轴”技术。 Herolab首次把业内的高端技术下放给全系台式及落地式离心机产品上。这意味着您即使选择我们最小型的MicroCen微量离心产品，也同样能享受到有别以往和非同一般的平顺性与静谧性。

单细胞柔性高通量分选——超越进口仪器的独门绝技！——大连华微生命科技微流控优势技术综述 在生命科学、生物制药、环保以及医疗等领域，针对细胞（肿瘤细胞）、细菌（工程菌）、病毒、细胞团、酶、线虫等活性生物颗粒，在保证活性前提下，根据参数进行单细胞级、高通量、柔性分选分离，即高效筛选出特异性个体，对于科研应用意义重大，也是当前最前沿的技术之一。历经近半个实际的科技迭代发展，单细胞操控技术日新月异，从最初的人工方式，到风靡半个世界的流式分选技术，以及近些年出现的拉曼检测分选、视觉捕捉、气动高压分选、光镊控制、液流瞬动等手段，都具有一定的进步性，不断推动整个产业的进步发展。2015年之前，生命科学中的单细胞分选应用，甚至包括细胞分析、捕获、操控等领域，均是进口仪器的天下，“单细胞”成为制约中国生命科学、生物技术等领域“卡脖子”技术之一，仪器与耗材严重依赖进口，国产仪器只能做一些边边角角的低附加值外围部件。图1 常见进口流式细胞仪直到2016年之后，在中科院大连化物所、大连理工大学以及大连医科大学附属医院等合作伙伴单位的支持下，历时6年研发，国产单细胞分选设备终于诞生——大连华微生命科技科研团队，成功绕开国外知识产权壁垒，开发出拥有中国人自己知识产权的单细胞分选分离系统，并在科研、教育、医疗、制药、环保等领域陆续实现应用。2018年之后，借助独有的柔性高通量操控、多通道级联等专利技术，大连华微生命科技（以下简称大连华微），在业内率先提出单细胞“柔性”高通量分选的概念，实现与西方进口设备的中西方分选技术的正面PK，除多次竞标中以性价比、独有特色技术脱颖而出外，更是多次以“单一来源”方式中标。那么，从2010年开始，历经“十年一剑”的磨练，大连华微，有哪些超越进口仪器的独门绝技呢？单细胞之删除空滴技术众所周知，皮升至微升级液滴型微反应器（以下简称液滴），是下一代生化分析工具，小小液滴，可以实现微米级尺寸的隔离空间，除了对单细胞、单细菌等生物颗粒起到保护作用外，还可以防止特定个体及其衍生物、排泄物、裂解物等单体相关物质，与其它个体实验的混淆，实现了细胞（或菌等）单体实验成果的可溯源性。实现比重99%的单细胞液滴，删除空滴与多核液滴，才是最严谨的“单细胞”技术。即，一个液滴里只包含一个细胞（或其它生物颗粒），删除空液滴、多细胞液滴（多核液滴），这样巨量规模、相互隔离的活性单细胞液滴群，对基因工程、筛菌、筛酶、定向进化、文库制备、制药、医疗等领域研究意义重大，是科学家最期望的活性样本处理形式之一。大连华微众多的独有特色技术中，包含单细胞液滴柔性高通量制备，可在液滴包裹时，根据实时监测删除空滴及多核液滴，实现液滴制备结果中，只包含“单核液滴”，为生物颗粒个体的隔离型大规模并行研究，以及海量样本中特异性个体的筛选、分离，提供了可行且高效的技术基础。大连华微推出的暴风系列产品，因为该特色技术，获得“2019年度中国科学仪器优秀新产品”荣誉称号，并进入多家国家重点实验室、三甲医院，以及985高校实验室。而很多进口设备，不具备上述空液滴、多核液滴的删除机制——其“单细胞液滴制备”，指的是“能够制备单细胞液滴”，而非“制备成果都是单细胞液滴”，即：单细胞包裹符合泊松分布的规律，更详细的数据：除5%—20%的单细胞液滴外，会伴生超过70%的空液滴、5-10%的多核液滴，在多环节的生命科学、生化实验中，大幅降低实验效率，造成耗材、人工的严重浪费，也被客户戏称“假单细胞”。图2 大连华微推出的国产单细胞柔性高通量分选分离设备单细胞之柔性分选技术在全球单细胞分选细分领域，大连华微生命科技率先提出“柔性”控制策略。半个世纪以来，单细胞分选技术日新月异，但基于流式技术的分选设备，占据较大比重。而流式技术最被客户诟病的——就是较差的活性！概述而言，下列技术手段对活性生物颗粒，尤其细胞既有不同程度的损害，影响到后续活性实验环节，包括：高压直流电、高压强鞘液或油相、采用高压气流的“气吹”技术、强负压的“抽吸”技术、高压交流电的介电分选技术、采用有毒有害液体试剂、采用施力接触式目标操控、采用过强激光产生“光毒效应”等上述技术，分别从电、液流、化学、光学等方面，对生物颗粒的活性有不同程度的伤害（尤其流式细胞仪，具有高压直流电、高压强鞘液等“双高”特质，尤为明显），除一些比较“坚强”的工程菌、细胞外，多数分选的单体成果，在后续的生殖、扩增、单亲克隆、PCR等活性实验环节中表现较差，甚至无法应用。大连华微在针对单细胞液滴控制中，基于“柔性”控制策略，的制备、检测、柔性分选分离、混匀、切分、定位、滴内再注液等过程环节，不采用高电压直流电场、高压强鞘液，并注重生物颗粒操控过程中的营养物质的供给，实现整个分选即操控过程，生物颗粒的活性影响很小，不影响后续的生殖、扩增等实验环节。单细胞之高通量操控技术一位微流控业内大牛曾言：在针对海洋样本分选分离环节，一切低于秒级的检测技术，都是耍流氓！这句话的严谨性值得商榷，但代表了单细胞分选技术的客户需求——高通量！众所周知，很多时候，我们国产设备与进口设备的最显著差距，就在通量速度这方面。一个反面实例——拉曼单细胞分选，因无需标记在应用中具有很多技术优势，但当前不能广泛应用的原因，就是通量太低，单个细胞的检测，就需要数十秒，甚至数分钟的过程，对于生物样本的海量个体，效率明显力不从心。大连华微为满足不同客户需求，推出系列化高中低档单细胞分选分离设备，单细胞分选具有高通量特质，每秒细胞分选数量范围：数十至数万个，典型应用为：50 drop/s，150drop/s，300drop/s，500drop/s，1000drop/s，2000-20000drop/s等多种规格。单细胞之无标记分选众所周知，针对活性生物颗粒进行荧光标记，是当前生命科学、生物技术等微观个体科研领域的主要手段，但荧光标记本身，对细胞活性、再生性、伦理等方面，产生很多负面影响。业内付诸期望的拉曼检测技术，还需要技术进一步迭代升级，目前因过低的通量，还不能广泛应用。因此，其它高通量的无标记单细胞分选技术，是业内急需。大连华微的专利技术之一：采用独有的无标记高通量单细胞分选技术，针对96/384孔板的单细胞保活性分选，速度可以达到96孔板/5分钟的水平，活性保持95%，单孔单细胞率95%，当前该技术已经获得全球排名前五的世界科仪巨头的认可与合作邀约。该技术已经得到大连市科技局评估、考察、论证，并获得“大连市2021年度重点科研计划项目”立项支持，项目合作伙伴包括多年哈佛医学院科研工作经验的海归教授、三甲医院肿瘤学主治专家等，该技术是大连华微近年来最重视的科研利器之一，前景广阔，未来可期。单细胞之样本多样性兼容大连华微的商业化系列产品，目前可针对尺寸0.1-2000um范围的活性生物颗粒，包括：细胞、细菌、酶、病毒、线虫、细胞团等，进行液滴包裹、捕获、分选、孵育等控制。而切换不同尺寸、种类的样本目标，只需更换一块生物芯片，即可快捷完成。单细胞之实验平台开放性对于科研、教育类客户，基于显微镜平台的全开放式结构设计，方便客户进行各环节的实验观测、功能增加与特定技术环节的DIY实现，如自行增加/更换：激光器、滤光片、光路、高速相机等，或可实现全场景视频、图像记录，可以非常少的成本、经济的实现，并更方便科技文献撰写需求。单细胞之精确数字化分选大连华微的分选技术之一，即逐粒串行检测，也就是针对生物颗粒，单个评估并操控，可以完成千万、数亿甚至更大样本容量中1个特异型（野生型）的鉴别并分选出来。精确数字化，是与“相对”、“概率”等对立的名词术语，因为中国广告法的规定，不能用另一个常用名词。单细胞之液滴混匀单细胞液滴（或多细胞液滴）中，多组分混匀。单细胞液滴之比例切分单细胞液滴（或多细胞液滴），按比例进行分割。单细胞液滴之再注液针对已经生成的单细胞液滴（或多细胞液滴），可按其参数进行特定目标液滴的滴内再次加样、加液，比如细菌分选后裂解液滴注、营养物质补充、后期反应药液加注等场合。单细胞液滴之大规模并行阵列针对海量样本的超高通量单细胞检测、分选需求，大连华微推出的Nx阵列式并行控制方案，检测、分选速度可以高达5亿×N drop/24h，其中N=1,2,4,8,16。。。自然数，为采用测控单元阵列数，理论上无上限。单细胞分选设备之高性价比外国科技界有句广为流传的话：技术，不能让中国人掌握！以进口设备1/2-1/5，进口耗材（芯片）1/5-1/10的价格，可与进口设备媲美的技术，助力中国科学家，挑战世界单细胞领域最前沿科技。综上，大连华微自主研发的单细胞设备，基于多激光技术，采用皮升至微升级液滴（微反应器，下一代生化分析工具），可针对尺寸0.1-2000um范围的活性生物颗粒（细胞、细菌、酶、病毒、线虫、细胞团等），进行单核液滴包裹、高通量绝对检测、柔性分选分离、单体捕获、滴内PCR、器官功能细胞培育等操作，实现单亲克隆、药物筛选、单细胞基因测序、基因编辑、文库制备、酶活筛选、马牛羊雌/雄选育等应用。图3 大连华微推出的：单细胞操控商业化产品及其主要参数基于元器件级别的研发技术，大连华微生命科技，还推出微流控芯片实验室，一站式解决方案（设备、软件、可定制生物/微流控芯片）：对目标样本数无要求，保持活性前提，实现单细胞液滴高速制备、检测、柔性分选分离、混匀、切分、定位、滴内再注液等，液滴相互隔离，并可控制融合；生物芯片的片上温控系统，支持单细胞滴内PCR扩增、培养孵育。当然，最近几年，政治开始影响全球高端科技的融合与发展，前沿技术成为某些发达国家制约我国经济发展的手段，中国产业，如何从“卡脖子”的技术壁垒中突围？答案只有一个：自力更生！但生命科学等领域的新技术开发周期长、成本居高不下，企业希望国家能出台更多财政、税收、推广等层面支持，加速高新技术开发。大连华微生命科技有限公司（Dalian Life Huawei Technology Co., Ltd.），作为科技部评定的高新技术企业，已拥有国际先进水平的活性细胞控制技术，全球业内率先提出“单细胞柔性高通量分选（筛选）”概念，并成功研发、应用，获得市场广泛好评。但生命科学还有单细胞无标记柔性分选、高通量拉曼检测、微滴内生化反应等，更多的前沿未解课题，等待我们继续努力，攻坚克难，增强中国民族科技的市场话语权。而影响中国民族工业的核心技术，必须掌握在中国人自己手中！

近年来，柔性电子器件在人体健康检测与分析以及可穿戴设备等生物医学工程领域展现出广阔的应用前景。然而，在柔性电子器件的组装中，用于连接不同模块的商用导电胶易变形、断裂，使得接口不稳定性成为该领域内长期存在的难题，阻碍了整个器件的拉伸性和信号质量。 　　中国科学院深圳先进技术研究院、新加坡南洋理工大学、美国斯坦福大学的科学家另辟蹊径，绕开利用“商业胶水”组装柔性电子器件的思路，开发了基于双连续纳米分散网络的BIND界面(biphasic, nano-dispersed interface，BIND)。这种新型界面能够作为柔性电子器件通常所包含的柔性模块、刚性模块以及封装模块的通用接口，只需要按压10秒钟，便可以实现“乐高式”的高效稳定组装。2月15日，相关研究成果发表在《自然》(Nature)上。 　　人机接口是人与电子设备之间进行的数字虚拟世界和现实物理世界的信息交换，而柔性电子器件则是人机接口技术的关键核心和先导基础。柔性电子器件在生物医学工程领域的研究备受关注，大致可分为植入式和体表式两种，主要功能就是采集应力信号、温度信号、生理电信号、超声信号、生物化学信号等生理数据以监测人体健康状态。然而，商用导电胶的瓶颈却破坏了柔性电子器件的整体稳定性。无论单个模块的拉伸性多好，只要模块接口处的拉伸性很弱，那么整个器件的拉伸性就会受到制约。 　　联合团队发现，在特定的制备条件下，基于SEBS嵌段聚合物和黄金纳米颗粒的柔性界面即BIND界面，面对面贴合时有“魔术贴”式的电气与机械双重黏合特性，能够将不同功能的柔性传感器稳定地黏合在一起，从而实现柔性模块与柔性模块之间的高效连接。通过热蒸发金(Au)或银(Ag)纳米颗粒制备BIND界面，在自粘苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)热塑性弹性体内部形成互穿纳米结构，SEBS是广泛应用于可拉伸电子产品的软基板。SEBS基质表面附近的纳米颗粒形成了一个双相层(约90纳米深)，其中一些纳米颗粒完全浸入其中，而另一些纳米颗粒部分暴露在外。这种界面结构在表面产生了暴露的SEBS和Au，在基体内部产生了互穿的Au纳米颗粒，这为坚固的BIND连接提供了连续的机械和电气途径。总之，这种即插即用的接口可以简化和加速皮肤上和可植入的可拉伸设备的开发。实验表明，采用新型接口的柔性医疗器件可高精度、高保真、抗干扰地监测体内外不同器官，包括表皮、脑皮层、坐骨神经、腓骨肌肉、膀胱等，比起商用导电胶组装的系统信号质量有大幅提升。 　　采用BIND界面的柔性模块接口，其导电拉伸率可达180%，机械拉伸率可达600%，高于采用商用导电胶连接的普通接口(分别为45%、60%)；对于硬质模块接口，其导电拉伸率达200%，并能适用于聚酰亚胺(PI)、玻璃、金属等多种硬质材料；对于封装模块接口，BIND界面能提供0.24 N/mm的粘附力，是传统柔性封装的60倍。 　　该研究为智能柔性电子器件的模块化组装提供了可拉伸、稳定高效的通用接口，不仅简化了柔性医疗器件的使用，而且加速了多模态、多功能的柔性医疗器件的研发。通过该接口组装的智能柔性传感器件可用于多个医疗领域，例如植入式人机接口、体表健康监测、智能柔性传感、软体机器人等。 　　研究工作得到国家自然科学基金国家重大科研仪器研制项目、国家重点研发计划、神经工程研究中心、中科院人机智能协同系统重点实验室、中科院健康信息学重点实验室的支持。可拉伸混合设备的BIND连接研究团队开发的“魔术贴”式柔性组装方法与在肌电监测中的应用实例

中国科学院上海硅酸盐研究所黄富强团队研制成功一种新型透明半导体柔性透明储能器件，综合性能优于目前报道的所有透明储能器件。随着电子产品向可穿戴、移动化、超轻薄、透明、微型化发展，轻便、柔性甚至全透明的储能器件在未来便携式设备中具有广阔的应用前景。然而，在柔性透明储能器件中，透光率和能量密度相互影响，提升单一性能往往导致另一性能的大幅下降，同时还需提高储能器件的容量，这些都带来了极大的挑战。为此，黄富强团队通过合理的晶体掺杂设计，成功制备了一系列间隙硼掺杂的介孔宽禁带半导体氧化物(氧化锡、氧化锌及氧化铟)。在这一类新型的透明半导体氧化物中，间隙硼原子不仅能够大幅度提升掺杂材料的载流子浓度，为羟基的嵌入提供丰富的结合位点，还在间隙掺杂位上引发与OH-的赝电容电化学反应，从而将赝电容惰性的氧化锡、氧化锌和氧化铟，转化为高电化学活性的超级电容器电极材料。通过控制间隙硼掺杂的浓度，这一类介孔透明半导体氧化物的体积比容量可以达到每立方米1172毫法拉，实现与其他非透明金属氧化物的赝电容性能相近。这种新型透明半导体材料与聚乙撑二氧噻吩—聚(苯乙烯磺酸盐)导电聚合物均匀共混后，通过气溶胶喷涂技术涂敷在透明聚对苯二甲酸基底上制作电极。基于这种电极构建的透明柔性超级电容器，在15000次循环后容量保持率接近100%，其面积能量密度和器件透光率可达每平方米1.36 × 10毫瓦时和 85%。该研究为设计合成具有优异电化学活性的透明半导体氧化物提供了全新的研究思路。

style type=" text/css" .TRS_Editor P{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor DIV{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TD{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TH{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor SPAN{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor FONT{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor UL{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor LI{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor A{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt } /style p 　　柔性可穿戴电子是未来电子元器件发展的热点方向，电源是其重要的组成部分。电源的选择和设计影响未来可穿戴电子的设计与功能。目前，电源对可穿戴电子的户外使用性、大面积贴合性和安全性有较大限制。 /p p 　　近年来，金属有机杂化钙钛矿太阳能电池以其优越的光电转换性能而受到广泛关注。基于钙钛矿材料平面结构器件的光电转换效率在短短几年时间取得重要突破，最高效率为22.1%。卓越的光电性能为其应用在可穿戴电子设备提供了可能。但柔性钙钛矿太阳能电池尚未能切实应用于可穿戴电子设备中，限制这一发展是因为当前柔性器件仍存在大面积重现性差和弯折性能衰减的问题。 /p p 　　在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的支持下，中科院化学研究所绿色印刷院重点实验室研究员宋延林课题组，在印刷制备钙钛矿晶体及电池器件方面开展了深入系统的研究。他们在喷墨打印制备钙钛矿电池器件取得突破，实现了相比传统工艺更环保的印刷制备方法。在喷墨打印钙钛矿单晶材料上取得进展，实现了印刷制备三基色钙钛矿发光单晶材料。 /p p 　　在上述研究的基础上，研究人员发现柔性钙钛矿器件中的界面层对钙钛矿层的生长和稳定性具有较大影响。研究通过纳米组装-印刷方式制备的蜂巢状纳米支架可作为力学缓冲层和光学谐振腔，从而大幅提高柔性钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和力学稳定性。研究表明，蜂巢状纳米结构可以有效释放器件弯折时产生的应力，并作为支架诱导钙钛矿薄膜结晶。同时，该结构作为光学谐振腔可对整个器件进行光富集调控，从而提高器件的光吸收效率。引入蜂巢状纳米支架后，所制备的柔性钙钛矿太阳能电池光电转换效率达12.32%。进一步研究发现，该电池具备优异的耐弯折性，可应用于柔性太阳能电池组件。该太阳能电池组件光电转换效率高、性能稳定，可广泛应用于各类可穿戴器件。研究为研发新一代可穿戴电子设备提供了新的思路和方法，研究成果发表在 em Advanced?Materials /em 杂志上。 /p p style=" text-align:center " img alt=" " oldsrc=" W020171214357503192649.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/uepic/7b617793-0bf5-4670-80bf-a5b2a8056d91.jpg" uploadpic=" W020171214357503192649.png" / /p p style=" text-align: center " 蜂巢纳米支架的制备及可穿戴太阳能电源应用 /p

实验室常见的加热仪器，如：加热板、加热套、金属浴、水（油）浴等加热板是通过面传导方式对样品进行加热，适用于有平面导热面的容器，如烧杯，三角瓶等。加热套多用于相应配套容积的圆底烧瓶等容器。金属浴加热块，受限于金属模块加热腔形状的不同，只能适用于特定形状的加热容器。水（油）浴会受到热传导介质的温度局限，容器表面有水（油）的附着情况。推荐使用WIGGENS最新自主研发的柔性金属浴，用一台仪器即可完成对不同形状容器，宽广温度范围的加热控制。wiggens柔性金属浴，使用自主研发生产的高品质合金颗粒作为热传导介质，不锈钢底板对合金颗粒进行加热，快速进行热量传递，PTFE 成型的保温层，形成集热效应。合金颗粒流动性强，对容器包裹性好，加热均匀，导热快。配合使用wiggens 专利的红外加热（IR）技术和ACC 自整定温度控制技术，实现更快的加热效果和更好的温度稳定性WIGGENS柔性金属浴可以对样品进行快速，洁净的加热，适用于各种形状的容器。在相当一部分应用领域，非常适合取代实验室常用的小油浴锅，干浴模块，电加热套等加热方式，是一款名副其实的全能型加热仪器，加热操作的好帮手。

近年来，各大品牌的折叠屏手机、柔性可穿戴电子等智能设备层出不穷，成为行业热点。作为柔性电子设备的重要组成部分，柔性传感器用以测量温度，反映人体的各项指标。现有的柔性薄膜温度传感器受柔性衬底、敏感材料等限制，难以实现高温物理场的温度测量。因此，如何继承柔性薄膜传感器优势，实现柔性薄膜传感器在高温环境下的应用是一个值得关注的问题。近日，来自微纳制造领域的一项最新研究成果，为柔性传感器突破高温应用瓶颈提供了新思路。西安交通大学机械工程学院精密工程研究所的刘兆钧博士、田边教授、蒋庄德院士及其合作团队首次制备出了具有良好温度敏感性的高温柔性温度传感器。相关成果发表于工程制造领域期刊《极端制造》。传统柔性温度传感器难以实现高温无损监测柔性传感器是指采用柔性材料制成的传感器，具有良好的柔韧性、延展性，甚至可自由弯曲、折叠，而且结构形式灵活多样，可根据测量条件的要求任意布置，能够非常方便地对复杂表面进行检测。在可穿戴方面，柔性的电子产品适合“人体不是平面”的生理特性，因此更易于测试皮肤的相关参数，其可将外界的受力或受热情况转换为电信号，传递给机器人的电脑进行信号处理，从而实时精准地监测出人体各项指标。“柔性薄膜温度传感器能变形、易附着、轻薄等优点受到了研究人员的广泛关注。”田边说，“热电偶式传感器以结构简单、动态响应快、便于集中控制等优点脱颖而出。”结合二者优势，热电偶式柔性薄膜温度传感器应运而生。“温度传感器主要由两部分组成，由两种不同材料制成的温度敏感层和柔性基板。温度敏感层常由金属以及金属化合物组成，柔性基材则选择已经商业化的聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺等高分子聚合物材料。”田边表示。实际上，柔性传感器的优势使其能运用到多个领域当中，除了可穿戴设备，柔性传感器还在医疗电子、环境监测等领域显示出很好的应用前景。然而，现有的柔性薄膜温度传感器受柔性衬底、温度敏感材料等限制，难以在高温环境场中工作，更无法实现功能化应用。“因为柔性基板的熔点通常低于400℃，在高温环境中发生碳化后会变脆、变硬，因此，很难在高温环境下使用现有的柔性温度传感器。这一点也限制了它们在航空航天、钢铁冶金和爆炸损伤检测等极端环境中的应用。”田边解释道。“现有的高温温度测量手段受限于设备尺寸大、需要破坏结构、破坏气流场、受环境干扰等，难以实现对温度场的无损实时温度监测。”博士生刘兆钧补充道。因此，如何继承柔性薄膜传感器的优势，实现柔性薄膜传感器在高温环境下的安装与应用是亟须解决的关键问题。突破多项柔性温度传感器测量瓶颈为了突破柔性温度传感器的温度测量瓶颈，田边教授团队创新性地选择了具有宽温域的铝硅氧气凝胶毡作为温度传感器的柔性基板。由于柔性基板表面不均匀、粗糙度较大，难以通过传统的微纳制造工艺实现薄膜沉积与功能化，因此团队选用了丝网印刷技术制备厚膜以克服上述困难。在制备传感器的实际操作中，田边、刘兆钧等人使用有机黏合剂混合功能粉末完成浆料配置，利用高温热处理的方法去除薄膜中的多余有机物，如环氧树脂、松油醇等。同时，团队还针对不同应用表面，基于柔性材料可变形、可共形的优势，实现了功能薄膜的特定曲面化制备。“就像球鞋设计者根据球星脚底的尺寸大小来制定码数一样，这种‘独家订制’能有效解决一些问题。”田边表示，这样制备好的柔性温度传感器能够贴附于不同曲率曲面，例如叶片等。同时，其也具有超薄、超轻等优点。这项研究首次实现柔性传感器在零下190℃至零上1200℃这一极广的温度范围内工作，测试灵敏度也达到了可观的226.7微伏每摄氏度（μV/℃）。这是现有所有柔性温度传感器难以实现的。扩大柔性传感器的工作温域，为柔性传感开拓了更广阔的应用领域，它在探险排难、航空航天、钢铁冶金等领域将呈现出巨大的应用潜力。在被问及新型柔性传感器何时能够实现实际应用时，蒋庄德表示：“我们团队的研究人员对制备的柔性温度传感器已经进行了多种实验室级测试与实际测试。其中，包括对航模发动机的尾喷温度进行实时监控，小型物理爆炸场爆炸瞬时温度测量以及对坩埚中金属熔化过程进行温度监测等。传感器在整个测试过程都表现出了优异的测温能力。”在蒋庄德看来，科技发展的目标始终围绕造福人类。他指出：“我们根据柔性温度传感器极轻、极薄的特点，创新性地将其应用于智能穿戴设备，如传感器与环保透明面罩相结合设计出的智能口罩，实现对人体呼吸状态的实时监测，有望惠及长期独居旅行者和慢性病患者。我们的科研成果可以给人们的生活带来便捷，这也让科研有了‘温度’。”目前，柔性传感器许多技术仍停留在研究阶段，柔性传感器产业链整体能力亟待增强。就技术本身而言，传感器本身的稳定性、耐磨损性等还需要进一步提高。而从整个产业链的配套来说，柔性电路、柔性存储，以及软硬连接等环节也需要跟进步伐。在未来，团队也期望将制备的柔性传感器进一步优化，实现飞机表面、涡轮叶片等国之重器上的温度测量，为我国科技进步添砖加瓦。

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根据世界卫生组织的数据，全球约4.3亿人因耳蜗受损而遭受听力损失，改善听力主要靠人工耳蜗。然而，传统的人工耳蜗语音识别能力较低，而且刚性电极与软组织间的不匹配可能导致神经损伤和耳鸣等问题。随着物联网和人工智能的发展，柔性自供电人工耳蜗的研究引起了广泛关注。在国家自然科学基金委、科技部、中国科学院和北京市的大力支持下，化学研究所绿色印刷院重点实验室宋延林课题组近期在各向异性材料合成和图案化器件制备方面取得了系列进展，如二维MXene与纳米晶复合材料研究（J. Mater. Chem. A, 2022, 10, 14674-14691 Nano Res. 2022, DOI:10.1007/s12274-022-4667-x），直写高性能原子级厚二维半导体薄膜和器件（Adv. Mater. 2022, DOI:10.1002/adma.202207392），制备基于交替堆叠微电极的湿度传感超级电容器（Energy Environ. Mater. 2022, DOI:10.1002/eem2.12546）等。压电材料可以作为未来人工耳蜗的有利候选材料，然而，主流含铅压电材料与生物不相容，对环境不友好，其他压电材料的电输出功率由于声电转换性能低，不足以直接刺激听觉神经。因此，制造高性能无铅柔性压电声学传感器意义重大。最近，他们受人类耳蜗外耳毛细胞的启发，报道了一种基于准同型相边界的多组分无铅钙钛矿棒的直写微锥阵列策略，该策略一方面利用取向工程和在两个不同正交相（Amm2和Pmmm）之间形成的准同型相边界，显著提高应力对压电材料性能影响，实现压电响应增强；另一方面在压电薄膜表面引入微锥阵列，增加与声波的接触面积，增强对声波的吸收，从而制备高性能柔性压电声学传感器（FPAS）。该传感器显示出高灵敏度、宽频率响应的特点，覆盖常用的语音频率，同时具有角度灵敏度，可用于记录声音信号，并实现语音识别和人机交互。FPAS还具备防水和耐酸碱等特点，满足自然环境对可穿戴声学传感器的要求。研究成果近日发表于Matter期刊上（https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.11.023），论文第一作者是硕士生向钟元，通讯作者是宋延林研究员和李立宏副研究员。 图1. 微锥阵列柔性压电声敏器件应用演示图图2. 声音数据采集、人机交互应用和FPAS的防水性能

柔性版印刷因其材料多样性而对专色配色提出了独特的挑战。印刷过程中，油墨的传递会受到诸多因素的影响，如印刷压力、速度、油墨适性、网纹辊的载墨量及印版的特性等。本文探讨了油墨配色系统的运用、印刷适性仪与印刷机的匹配等方面，旨在为提高颜色质量和生产效率提供有价值的参考。柔性版印刷使用的材料包括牛皮纸、塑料薄膜、镀铝材料等，这些材料的吸墨性能和颜色表现与普通纸张存在显著差异，从而给油墨的配色工作带来了一定的挑战。传统的配色方式过度依赖配色师的经验，并且难以同时兼顾油墨粘度、印刷条件及网纹辊的选择。这种情况下，即使在上机印刷前已经完成了配色，仍然需要进行进一步的颜色调整，这不仅浪费了原材料，还导致了时间的浪费。因此，借助电脑配色系统进行颜色配方的精准计算，并将印刷适性仪与印刷机匹配起来，可以显著减少停机调色的时间，提高印刷质量，减少资源浪费。一、电脑配色系统的应用电脑配色系统通过建立基色油墨数据库，根据色差、光谱拟合度和成本等因素，计算出目标颜色的油墨配方比例。以爱色丽InkFormulation配色软件为例，该系统能够快速、准确地计算配色方案，减轻配色人员的负担，提高颜色精度和经济效益。建立油墨数据库：油墨数据库的建立是配色系统的首要步骤，需要考虑基墨的选择、黏度的控制、基材的类型以及油墨层的厚度。基墨选择可参考Pantone配色指南，而黏度的调整则通过在基础油墨中添加溶剂进行控制。基材方面，不同材料应建立相应的数据库，如涂布纸、非涂布纸、塑料薄膜等。油墨层厚度：对于胶印，选取合适的油墨层厚度是创建数据库的重要部分，而在柔印和凹印中，则需要选用不同的网纹辊来建立油墨数据库，并根据网纹辊的载墨量调整配色方案。二、印刷适性仪的作用印刷适性仪，通常称为展色仪，是用于测试纸张和油墨印刷适性的工具。展色仪能够用少量油墨印刷出色样，以便建立数据库或在配色过程中进行颜色对比。相比在印刷机上进行调色，展色仪更为稳定且节省材料，因此在整个配色系统中起着重要作用。印版的选择：印版的硬度和厚度对油墨的转移有着重要影响。不同的基材需要选择不同的印版厚度，以确保良好的印刷效果。厚版适用于瓦楞纸箱等需要较大弹性变形的材料，而薄版则更适合薄膜、标签等应用。网纹辊的选择：网纹辊负责将油墨传递到印版上，不同的网纹辊具有不同的线数和载墨量，因此在选择展色仪时也应配备适应印刷要求的网纹辊。通过为展色仪配备多种网纹辊，可以增加配色的灵活性和适应性，但也需要根据印刷机实际使用的网纹辊载墨量来选择对应的网纹辊，以实现颜色匹配。。利用电脑配色系统和印刷适性仪的结合，可以显著提高柔性版印刷的配色效率和质量，减少资源浪费并提升生产效益。通过建立完善的油墨数据库、选择合适的印版和网纹辊，配色过程变得更加精确、快捷，为印刷行业带来了更大的灵活性和竞争力。三、关于爱色丽“爱色丽彩通 ”总部位于美国密歇根州，成立于1958年。作为全球知名的色彩趋势、科学和技术公司，爱色丽彩通提供服务和解决方案，帮助品牌、制造商和供应商管理从设计到最终产品的色彩。如果您需要更多信息，请关注官方微信公众号：爱色丽彩通

光刻技术是在硅基工业中的一种关键且成熟的技术，它可以精密地定义与制备小尺度的微电子器件。然而，要将光刻技术应用于柔性电子器件的实现，柔性可降解基底对光刻过程中要用到的有机溶剂、高温以及紫外光的敏感性是它面临的核心挑战。很多时候，由于柔性层表面的粗糙性、剥落、不均匀性以及气泡等问题，器件难以实现预期性能。因此，为了保护光刻过程中脆弱的柔性可降解基底，来自土耳其伊斯坦布尔的科克大学的研究人员提出可以利用一层额外的无机薄膜层来隔绝柔性基底与表面光刻工艺的各种操作。相关论文以题为“Photolithography-Based Microfabrication of Biodegradable Flexible and Stretchable Sensors”发表在Advanced Materials上。研究人员通过优化的微纳加工工艺流程实现了具有高性能、一致性、可拉伸性以及稳定性的柔性生物可降解的电子器件。图1a和1b展示了在一个指尖大小（1 cm2）的柔性PLA贴片上包含了1600个IDE电容器，它们的器件均一性达到了3.08±3.89*10-3 pF。同时，多种其他类型的电子器件如电极、电阻、电感以及平行板电容器也可以实现小型化与可拉伸性（图1c）。图1d展示了在一个已经发生部分降解的PGS基底上制备的IDE电容器。制备这种柔性可降解电子器件工艺的关键策略在于隔离在硅衬底上的柔性可降解基底。基本的制备步骤为（图1e）：i）在硅衬底上增加牺牲层图层；ii）依次沉积柔性可降解聚合物基底层、保护层、黏附层以及金属层；iii）金属层图案化。其中，值得关注的是：（1）牺牲层采用水溶性的右旋糖苷（Dextran），以确保在工艺完成后整块薄膜可以从硅衬底上剥离；（2）利用旋涂15 %（w/w)的PLA溶液（氯仿作为溶剂）加软烘脱气泡形成PLA柔心可降解基底；（3）锗（Ge）则利用物理气相沉积（PVD）在PLA表面被形成保护层，CVD不被选用的原因是会对PLA薄膜基底表面产生明显损伤。图1. 基于光刻工艺，在柔性可降解基底上制备可拉伸与小型化图案。(a) 在1cm2面积上包含有1600个器件的柔性贴片 (b) IDE电容阵列的共聚焦显微镜图像。插图：放大后的IDE电容器显微图像。比例尺：500 um（右）和200 um（左）；(c) 在硅衬底上的聚乳酸基底上制备的各种器件照片。比例尺：1 cm； (d)放在PBS中，已经发生部分降解的PGS基底上的IDE器件 (e) 基于剥离法和反应离子刻蚀法（RIE）进行的工艺流程图。基于所提出的光刻制备柔性可降解器件的工艺，研究人员展示了器件良好的柔性（图2a）、优良的可降解性（图2b）以及使用其他材料的可拓展性（图2c-2d）。同时，对器件的均一性控制（图3a - 3c）以及器件不同尺寸的可定制性（图3d-3f）也做了响应的制备实验与表征。最后，为了展示该工艺在柔性可降解传感器制备中的应用潜力，该工作为我们展示了利用光刻工艺制作的电容式压力传感器以及葡萄糖电化学传感器并分别进行了测试。图2. 在柔性可拉伸基底上微纳制造可降解器件。(a) 带有电阻器件的柔性PLA贴片被环绕在一个直径1cm的玻璃棒上 (b) 在PDB溶液中浸泡时（1 M，室温下PH≈12），PLA基底上的钼（Mo）器件图案逐渐消失 (c) PGS柔性基底上的螺旋Mo器件 (d) 可拉伸器件在PBS溶液中降解的光学图像。图3. PLA基底上IDE电容阵列的表征。 (a) 8*8阵列的光学图像 (b) 每个IDE电容器在不同频率下的测试表现，插图显示了该阵列电容的数值分布 (c) 电容均一性展示图；(d) 4个不同宽度和间隙的微加工IDE电容器器件显微图像 (e) 高度小型化的IDE电容器件的SEM表征 (f) 不同尺寸IED电容器件在不同频率下的测试表现。图4. 可拉伸柔性基底上的微纳制备的可降解应变与化学传感器。 (a)光学和SEM图像 (b) 器件结构示意图 (c) 器件在不同频率下的响应特性测试 (d) 化学传感器的光学图像 (e) 化学传感器的性能测试 (f) 不同浓度被测物与传感器的电流响应。总的来说，该研究为我们展示了一种基于传统光刻工艺的制造柔性可降解电子器件的新方法。它尝试解决了光刻工艺中有机溶剂、紫外光和高温等操作对柔性可降解基底的损伤问题，并取得了较好的器件均一性。由于利用了硅基工业上已经很成熟且普及的光刻设备，它在批量制造上具有明显优势。同时，光刻工艺的小尺度加工的优点也被带入柔性电子器件的制备中，实现了小尺度器件的精细制造。但是，目前该研究工作中的电子器件还未涉及半导体材料，因此还有待进一步的发展与思考。

自1979年诞生以来，德国Herolab离心机始终秉承匠人精神和德国工艺，致力于为全球实验室提供高品质的仪器产品。我们坚守对品质的承诺，将匠心与科技巧妙结合，为科学实验注入无限可能。 德国Herolab离心机，以优良的性能和稳定的品质，赢得了全球实验室的信赖。我们深知实验的严谨与高效的重要性，因此，我们承诺为每一台离心机提供长达五年的质保期。在质保期内，如果出现任何非人为损坏的质量问题，您将享受到免费维修或更换的服务。这一承诺源自我们对品质的自信，更是我们对客户的真挚关怀。 除此之外，我们还为您提供全方位的售前和售后服务。我们的专业销售团队将根据您的实际需求，为您推荐最适合的离心机型号，确保您选到最合适的产品。而我们的专业售后服务团队则将为您提供全面的培训和指导，帮助您更好地使用和维护离心机。 更值得一提的是，德国Herolab离心机的柔性传动轴采用特殊材料和精密工艺制造而成，具有出色的耐久性和稳定性。我们特别为您提供柔性传动轴终身质保服务，这意味着在您使用期间，如果出现任何与柔性传动轴相关的非人为质量问题，我们将为您提供免费的维修或更换服务。这一承诺是对我们产品质量的坚定信心，也是对您使用体验的充分保障。 德国Herolab离心机，始终秉持匠心与优良品质，以“五年质保，售后无忧”的承诺，为您提供超越期待的保障。现在更添加“柔性轴终身质保”，让您使用更放心。我们深知产品质量是企业的生命线，我们始终坚持对每一件产品负责到底的态度。我们的产品质量经过严格把控和反复测试，确保达到国际标准。选择德国Herolab离心机，就是选择品质与服务的双重保障！让我们共同见证实验的精准与高效，共创美好的未来！

随着物联网的快速发展，开发高灵敏柔性化学阻敏型气体传感器对有毒有害气体的实时监测和安全预警具有重要研究意义。对于传统的硅基气体传感器而言，其高功函数金属叉指电极与半导体敏感材料之间能垒不匹配的问题限制了电荷有效传递及传感性能提升。该工作设计了Ti3C2TxMXene非金属电极（ME）和Ti3C2Tx/WS2气敏材料集成的全柔性纸基传感器，通过同质导电电极和敏感材料的创新设计有效解决能垒不匹配的难题。Ti3C2Tx/WS2纳米片敏感材料具有高导电性、快速电荷转移和丰富的活性位点等优势，与MXene同质导电电极在单一传感通道中形成欧姆接触和肖特基异质结，其异质结调节效应、功函数匹配设计和金属诱导间隙态（MIGS）抑制效应等能有效提升气体传感性能。实验结果表明，柔性纸基ME+Ti3C2Tx/WS2对1 ppm NO2的气体传感响应值（15.2%）是传统金叉指电极Au+Ti3C2Tx/WS2传感响应值（4.8%）的3.2倍，最低理论检测极限为11.0 ppb，同时具备出色的抗湿度稳定性。该工作为基于MXene同质导电电极和气体传感材料集成的全柔性气体传感器设计提供了一种新的思路。研究亮点1.采用激光雕刻辅助压印技术制备柔性纸基Ti3C2TxMXene低功函数非金属材料电极，降低传统高功函数金属电极和半导体电子亲和力之间的能量差，抑制金属诱导间隙态的形成，有效提高金-半界面处的载流子迁移速率。2.构建基于柔性纸基同质Ti3C2TxMXene电极（ME）集成Ti3C2Tx/WS2气敏材料的全柔性气体传感器，实现了室温下对NO2气体的高灵敏度和高选择性传感，其气体传感性能优于传统金叉指电极（AuE）集成的传感器。3. Ti3C2Tx/WS2异质结调节效应促进界面处的电荷载流子传输效率，协同增强了对NO2的吸附性能和传感响应值。调节肖特基势垒高度（SBH）、抑制金属诱导间隙态形成能有效避免费米能级钉扎效应，实现了电荷载流子的自由转移。

p style=" line-height: 1.5em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 近日，中科院大连物化所薄膜硅太阳电池研究组(DNL1606)刘生忠研究员和陕西师范大学杨栋研究员、冯江山博士等在柔性钙钛矿太阳能电池研究方面取得新进展。相关结果发表在《先进材料》(Advanced Materials)上。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/13912dd6-243e-49a5-a1d3-5c5f9726bf07.jpg" title=" W020180720292898136578.jpg" / /p p style=" line-height: 1.5em " 　　柔性太阳能电池由于具有质量轻、便携带、易于运输、安装简单等优点备受关注。高性能柔性钙钛矿太阳能电池的关键部分是低温界面层和高质量钙钛矿吸光层。该团队前期通过开发低温界面层，在柔性钙钛矿电池中取得了一系列成果：2015年，利用室温磁控溅射法沉积氧化钛界面层，制备的柔性钙钛矿电池效率达到15.07%(Energy Environ. Sci.) 2016年，首次将离子液体作为界面层应用到柔性钙钛矿电池中，将柔性钙钛矿电池效率进一步提升到16.09%(Adv. Mater.)。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　最近，该团队运用二甲硫醚作为添加剂，通过控制钙钛矿吸光层的结晶过程，得到晶粒尺寸较大、结晶性较好、以及缺陷态密度较低的钙钛矿薄膜，将柔性钙钛矿太阳能电池的效率提高到18.40%，同时将大面积(1.2cm2)柔性钙钛矿太阳能电池的效率提升到13.35%。另外，利用添加剂制备的钙钛矿吸光层稳定性得到显著增加，在35%的湿度下放置60天，电池的效率仍能保持86%的原有效率，而无添加剂制备的钙钛矿太阳能电池效率相同条件下仅可保持原有效率的50%。此项研究成果是目前柔性钙钛矿电池的最高效率，为柔性钙钛矿太阳能电池的发展奠定了实验和理论基础。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　该研究工作得到国家重点研究与发展计划、中央高校基础研究基金、国家自然科学基金项目、111项目、国家大学科研基金、长江学者创新团队、国家“千人计划”项目的资助。(文/图 杨栋、段连杰) /p p br/ /p

p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　导读：近红外(NIR)光谱分析是融合样本、变量和模型三个多维空间的建模体系。它具有直接快速的分析优势，同时，也对方法学提出了挑战。光谱预处理是一项基本技能，在信息提取、去噪，模型维护及传递中扮演重要角色。由于对象、条件和测量方式的多样化，预处理模式通常需要个性化优选。Norris导数滤波(NDF)包含导数阶数、平滑点数和差分间隔三个可变参数，是多模式的算法群。功能各异的参数融合，可提升近红外光谱的柔性生命力，满足多样性光谱预处理的个性化需求。本文以近红外玉米粗蛋白分析为例，分享对Norris导数滤波的理解。在材料制作前期，惊闻Karl H. Norris博士病逝!谨以此文悼念Dr. Karl H. Norris! /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 300px height: 319px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/dd11b712-09f6-4b18-87b6-a00f0bd3234f.jpg" title=" 微信图片_20190819100830.jpg" alt=" 微信图片_20190819100830.jpg" width=" 300" height=" 319" border=" 0" vspace=" 0" / /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " /span br/ /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 0, 0) " strong 暨南大学光电工程系 潘涛教授 /strong /span /p p span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 　　引 言 /strong /span /p p 　　众所周知，近红外(NIR)光谱是典型的多维信息数据。近红外光谱分析是融合样本、变量和模型三个多维空间的建模体系，化学计量学是核心技术。相对于其他分析手段，近红外光谱具有快速简便的优势，它可以不进行化学或物理的前处理，直接进行测量。例如，采用漫反射法直接测量固体样品(如粉末，颗粒，纤维等)、透射法直接测量多种组分的复杂液体样品(如血液，牛奶，酒类等)。同时，它也对方法学提出了挑战。例如，需要处理光谱基线漂移和倾斜等光谱扰动。光谱预处理是非常必要的，但由于样品和测量方法的多样性，预处理模式通常需要个性化优选。 /p p span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 　　1. 几类常见光谱预处理方法 /strong /span /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 标准正态变量变换 /strong /span (standard normal variate transformation, SNV)是常用的光谱预处理方法。它在每一条光谱内进行横向标准化处理，提升光谱之间的差异度，提高模型稳健性和预测能力 sup [1, 2] /sup 。用于消除固体颗粒大小、表面散射以及光程变化对NIR漫反射光谱的影响 sup [3] /sup 。最近，我们将SNV方法应用于水稻种子鉴别、种子纯度定量的近红外分析 sup [4, 5] /sup 。 /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 多元散射校正 /strong /span (multiplicative scatter correction, MSC)是另一种常用的光谱预处理方法 sup [6~9] /sup 。它与SNV基本相同，主要是消除颗粒分布不均匀及颗粒大小产生的散射影响，在固体漫反射和浆状物透(反)射光谱中应用较为广泛 sup [3] /sup 。MSC假设样品光谱与平均光谱整体线性相关，并以全谱区为窗口来校正所有波长的吸光度。然而，在宽谱段的情形，难以对局部相关性差的波长实现满意的校正效果，这会影响光谱的整体预测能力。 /p p 　　文献[10]提出的 span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 分段多元散射校正 /strong /span (piecewise multiplicative scatter correction, PMSC)是一种分段线性校正方法。PMSC方法允许可变的校正窗口(p+1+q)，从算法上覆盖MSC。校正窗口参数的优化是必须的 sup [11] /sup ，然而，受限于当时的计算机水平，相应的参数优化平台尚未建立，影响了PMSC方法的应用。最近，本团队提出移动窗口相关系数谱，用于描述光谱之间的局部相关性，构建了基于PLS回归的PMSC参数优化平台，取得了显著优于MSC的预测效果，应用于水稻种子纯度、土壤有机质的近红外分析 sup [12] /sup 。 /p p 　　上述基础性的光谱预处理方法，通常需要和平滑、求导法进行联用。平滑用于消除弱噪声而保留光谱轮廓，一阶导数用于校正光谱的基线漂移(additive baseline)，二阶导数用于校正光谱的线性基线漂移(linear baseline)等噪声 sup [11] /sup 。 /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong Savitzky-Golay平滑 /strong /span (SG smoothing)是一种十分优雅的产生导数光谱的预处理方法 sup [13] /sup 。它采用平滑窗口波长数(2m + 1)、多项式次数(n)和导数阶数(s)作为参数。在平滑窗口内，对中心波长的光谱数据进行多项式校正，再通过移动窗口方式实现全谱的校正。不同的参数组合对应不同的平滑模式，计算公式也各不相同。功能各异的参数的融合，提升了近红外光谱的柔性生命力，可满足多样性光谱预处理的个性化需求。本团队构建了三维参数(m，n，s)遍历的偏最小二乘(PLS)算法平台，实现了SG平滑模式的大范围参数优化，应用于近红外光谱的血糖分析 sup [14] /sup 、土壤检测 sup [15,16] /sup 、转基因甘蔗育种筛查 sup [17] /sup 、糖化血红蛋白分析 sup [18] /sup 、地中海贫血筛查 sup [19,20] /sup 、血粘度测定 sup [21,22] /sup 等方面。 /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " Norris导数滤波(Norris derivative filter, NDF)是另一个著名的光谱预处理方法。它由被誉为“近红外光谱之父”的Karl H. Norris博士等人提出 sup [23, 24] /sup 。但是，Norris当时只简单的描述了算法的框架，后面的应用文献中也未看到详细描述。我们在褚小立的专著 sup [3] /sup 中找到了稍微具体的公式，但是严格的方法体系，特别是多参数融合方法仍需完善。在从事近红外光谱的长期工作中，我们深感到Norris导数滤波的柔性生命力。 /span /p p span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 　　最近，仪器信息网和中国仪器仪表学会近红外光谱分会计划开设的《近红外光谱新技术/应用进展》网络专题，并向我约稿。由此，萌发了写一篇小文介绍Norris导数滤波的想法。 /span /p p span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 　　2. Norris导数滤波(NDF) /strong /span /p p 　　NDF是一个基于多个可变参数的多模式光谱预处理算法群，在近红外分析中有广泛应用。它包括移动平均平滑和差分求导两个环节，使用三个参数：平滑点数(s)，导数阶数(d)和差分间隔(g)。功能各异的参数组合，提供了多样性的光谱预处理方式，可以满足不同对象的近红外分析的个性化需求。 /p p 　　最近，我们构建了三维NDF参数(d，s，g)遍历的PLS算法平台，实现了NDF模式的大范围参数优化，应用于玉米粗蛋白分析和血清尿素氮分析 sup [25, 26] /sup 。 /p p span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 　　【移动平均平滑】 /strong /span /p p 　　移动平均平滑法选择一个具有奇数个波长的平滑窗口(s)，用窗口内的全体测量值的平均值代替中心波长的测量值，自左至右移动窗口，完成对所有点的平滑(左右半宽带的波长除外)。设全谱段的波长总数为N sub 0 /sub ，s是一个可变的奇数，s = 1, 3, & #8230 ,S。理论上，S可以取不超过N sub 0 /sub 的最大奇数。由于关联性低，采用太宽的平滑窗口是不合理的，本文设平滑点数上限S=99。特别地，s=1代表不进行移动平均平滑，即，原光谱。 /p p 　　设光谱的第k个波长的吸光度为x sub k /sub ，在以k为中心，宽度为s的对称波长窗口内，对中心波长吸光度进行平滑，如下： /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 124px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/60849de6-dced-4490-8f63-649d3cee9496.jpg" title=" 01.png" alt=" 01.png" width=" 600" height=" 124" border=" 0" vspace=" 0" / /p p 　　值得注意的是，对于最左边或最右边的 img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/b8cea792-9064-4cd0-862c-f9fafaf26e44.jpg" title=" 微信图片_20190826114304.png" alt=" 微信图片_20190826114304.png" style=" text-align: center max-width: 100% max-height: 100% " / 个波长，由于该点左边或者右边的点数小于& nbsp img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/d295318f-2ca9-492e-859f-c3beef9935bd.jpg" title=" 微信图片_20190826114304.png" alt=" 微信图片_20190826114304.png" style=" text-align: center max-width: 100% max-height: 100% " / ，不能进行对称平滑。考虑到数据的连续性，对于最左边的 img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/fe38ef55-a973-4f74-93fc-0302a031f2e2.jpg" title=" 微信图片_20190826114304.png" alt=" 微信图片_20190826114304.png" style=" text-align: center max-width: 100% max-height: 100% " / span style=" text-align: center " 个波长，我们提出近似平滑，如下： /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 122px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/0fc41379-50ef-4a45-bdb2-ab12d1f348c4.jpg" title=" 02.png" alt=" 02.png" width=" 600" height=" 122" border=" 0" vspace=" 0" / /p p 　　对于最右边的波长，吸光度的平滑方法类似于公式(2)，如下： /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/98199654-339d-4808-ac8b-b9678b723566.jpg" title=" 03.png" alt=" 03.png" / /p p 　　上述处理，使得光谱边界数据自然过渡，更为合理。 /p p span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 　　【差分求导】 /strong /span /p p 　　为了避免差分求导产生传递误差，通常需要经过移动平均平滑光谱后，再进行中心差分法求导。由于近红外光谱比较平坦，不同对象的光谱分辨率不尽相同。光谱采集的数据间隔不一定适用于差分间隔。Norris导数采用一个可变的波长间隔数作为导数的差分间隔(g)，g = 1, 2, & #8230 ,G。由于关联性低，太大的差分间隔是不合理的，本文设差分间隔的上限G=50。 /p p 　　对于第k个波长的吸光度x sub k /sub ，采用基于差分间隔g的中心差分，计算吸光度的一阶导数，自左至右移动，得到所有点的导数值(左右半宽带的波长除外)。如下： /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/f4858970-26bd-4911-84b4-a7eec9998e8d.jpg" title=" 04.png" alt=" 04.png" / /p p 　　值得注意的是，对于最左边或最右边的g个波长，由于该点左边或者右边的点数小于g，不能执行中心差分法求导。考虑到数据的连续性，对于最左边的g个波长，我们提出前向差分法计算一阶导数，如下： /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/88f4e45a-9f52-40cb-889c-3b57efab9059.jpg" title=" 05.png" alt=" 05.png" / /p p 　　对于最右边的g波长，则可通过后向差分法计算一阶导数，如下： /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/01dbdd54-82d4-49fc-bafa-7dc511a8f3bd.jpg" title=" 06.png" alt=" 06.png" / /p p 　　二阶导数，可由上面的一阶导数再求导获得，编程实现简单，不再赘述。 strong 考虑到3阶以上的高阶导数的绝对量值小，光谱信息含量低，一般不建议采用3阶以上的导数。 /strong 本文设导数阶数为d = 0, 1, 2。特别地，d=0代表不进行差分求导，即，只进行移动平均平滑。 /p p span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 　　【参数联合优化】 /strong /span /p p 　　对于任意一个参数组合(d, s, g)，都对应一个Norris导数模式。对于d = 0, 1, 2；s = 1, 3, & #8230 , 99；g = 1, 2, & #8230 , 50，共有50+2× 50× 50=5050个模式。三个功能各异的参数的变化，使得Norris导数谱比原谱更为灵活、柔性、多样化，适用性宽。下面，提出一种基于PLS的Norris参数的联合优选方法。为提高参数选择合理性，采用基于随机性、相似性、稳定性的定标-预测-检验的多划分建模设计 sup [27, 28] /sup 。 /p p 　　建立所有Norris导数谱的PLS模型，称为Norris-PLS模型。计算每一组样品划分的预测均方根误差(SEP)和预测相关系数(R sub P /sub )。进一步，计算所有划分的平均值(SEP sub Ave /sub ，R sub P,Ave /sub )和标准偏差(SEP sub SD /sub ，R sub P,SD /sub )。并基于综合预测效果： /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 41px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/10c59c4b-f073-4ce9-a25a-09c90ec33c1a.jpg" title=" 7.png" alt=" 7.png" width=" 600" height=" 41" border=" 0" vspace=" 0" / /p p 　　优选具有稳定性的全局最优Norris参数，如下： /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 62px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/4e15c028-35d0-4198-b122-f5bc4e751221.jpg" title=" 8.png" alt=" 8.png" width=" 600" height=" 62" border=" 0" vspace=" 0" / /p p 　　此外，对应导数阶数d=0, 1, 2，可以计算两类单参数局部最优解，如下: /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 95px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/fb7412b2-80aa-4b3b-871d-21148c32e7e3.jpg" title=" 9.png" alt=" 9.png" width=" 600" height=" 95" border=" 0" vspace=" 0" / /p p 　　可得到，关于平滑点数s的三条建模效果曲线SEP sup + /sup (0, s)，SEP sup + /sup (1, s)，SEP sup + /sup (2, s)和关于差分间隔数g的两条建模效果曲线SEP sup + /sup (1, g)，SEP sup + /sup (2, g)。通过它们可以分析Norris参数的适应性。 /p p span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 　　3. 实例—近红外玉米粗蛋白分析 /strong /span /p p span style=" color: rgb(0, 176, 80) " strong 　　【材料】 /strong /span /p p 　　玉米颗粒样品156份，研磨并过筛(1.0mm)为粉末样品(未干燥)，采用凯氏定氮法测量样品粗蛋白。最小值、最大值、平均值、标准差分别为7.31、12.1、9.46、0.92(%)。 /p p span style=" color: rgb(0, 176, 80) " 　 strong 　【近红外光谱仪器】 /strong /span /p p 　　Nexus sup TM /sup 870 FT-NIR光谱仪(Thermo Nicolet Corporation，MA，USA)；漫反射附件；波数范围：9997～3996 cm sup -1 /sup ；分辨率：32 cm sup -1 /sup 。 /p p 　　 strong span style=" color: rgb(0, 176, 80) " 【定标-预测-检验的多划分建模】 /span /strong /p p 　　从156个样品随机选取56个为检验集，余下100个为建模集；进一步将建模集随机划分为定标集(50个)和预测集(50个)，共10次。对所有划分建立PLS模型，确定平均预测效果(SEP sub Ave /sub ，R sub P,Ave /sub ，SEP sub SD /sub ，R sub P,SD /sub ，SEP sup + /sup )。 /p p span style=" color: rgb(0, 176, 80) " 　　 strong 【分析】 /strong /span /p p 　　 strong 先来观察玉米粉末样品的近红外光谱及其Norris导数谱的特征。 /strong /p p 　　以一个玉米粉末样品为例，采用不同平滑点数(s = 1～49，奇数)，首先计算移动平均平滑谱，如图1所示。其中，s = 1为原光谱。观察到：随着平滑点数增大，主吸收峰右移，且渐趋平坦。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/1dd5ef51-7b05-4b16-be80-4c924cd44302.jpg" title=" 图1.png" alt=" 图1.png" / /p p style=" text-align: center " strong 图1 玉米粉末样品的移动平均平滑谱随平滑点数的演变图 /strong /p p 　　在移动平均平滑谱(s = 13)的基础上，采用不同差分间隔数(g = 1～30)，进一步计算Norris导数谱(一、二阶导数)，如图2所示。观察到：主吸收峰翻转为波谷，同时出现新的特征峰。随着差分间隔增大，波谱幅度逐渐减小。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 232px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/edc64a8e-9c8f-4b57-b4f2-d76bbd2da356.jpg" title=" 图2.png" alt=" 图2.png" width=" 600" height=" 232" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 图2 玉米粉末样品的Norris导数谱随差分间隔的演变图: (a)一阶导数 (b)二阶导数 /strong /p p 　 strong 　再展示相关的建模效果。 /strong /p p 　　首先，未经预处理的直接PLS模型的平均建模效果，汇总在表1中。 /p p 　　在所有5050个Norris-PLS模型中，全局最优模型的参数(NDF模式)为d =2，g =3和s=13，相应的建模效果，也汇总在表1中。观察到：所有预测效果的指标均有显著的改善。 /p p style=" text-align: center " strong 表1 玉米粗蛋白分析的建模预测效果(%) /strong /p p strong /strong /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 104px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/9539dcc6-2f95-46ae-8caa-c25937062f19.jpg" title=" 表1.png" alt=" 表1.png" width=" 600" height=" 104" border=" 0" vspace=" 0" / /p p 　　 strong 进一步观察Norris参数的适应性。 /strong 采用单参数局部最优解，分析建模效果曲线。其中，SEP sup + /sup (2, s)、SEP sup + /sup (2, g)，参见图3。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 208px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/26a55fc2-210b-4561-8367-75081383a9db.jpg" title=" 图3.png" alt=" 图3.png" width=" 600" height=" 208" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 图3 单参数局部最优Norris-PLS模型的建模效果：(a)平滑点数，(b)差分间隔数 /strong /p p 　　在所有二阶的Norris导数谱中(d=2)，不同平滑点数对应于局部最优模型的SEP sup + /sup ，如图4(a)所示；不同差分间隔数对应于局部最优模型的SEP sup + /sup ，如图4(b)所示。观察到：不同参数的建模效果差异颇大。 /p p 　　结果表明：(1)不同的Norris参数，建模预测效果明显不同；(2)参数的设置，不能凭经验设定，针对具体情况进行全局优化是必要的。 /p p strong 　　后 语 /strong /p p 　　Norris导数滤波是一种执行良好的光谱预处理算法群。功能各异的参数融合，可提升近红外光谱的柔性生命力，满足多样性光谱预处理的个性化需求。Norris模式的优化选择是必要的。 /p p span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 　　这里分享的，可能是近红外的一个小话题。但，近红外光谱分析就是由多个这样的小话题组成的。从2006年第一届全国近红外光谱会议召开，到近红外分会成立十周年的现在，我们见证了我国近红外事业的发展壮大。祝福它!这里的内容可能有点艰涩，但我们相信它是有趣的。谢谢大家的阅读，恳请提出宝贵意见! /span /p p span style=" font-family: " times=" " new=" " strong 　　参考文献 /strong /span /p p 　　[1] R.J. Barnes, M.S. Dhanoa, Susan J. Lister., Appl Spectrosc, 1989, 43(5): 772–777 /p p 　　[2] M.S. Dhanoa, S.J. Lister, R. Sanderson, R.J. Barnes, J Near Infrared Spec, 1994, 2(1): 43-47. /p p 　　[3] 褚小立，化学计量学方法与分子光谱分析技术，北京：化学工业出版社，2011 /p p 　　[4] J.M. Chen, M.L. Li, T. Pan, L.W. Pang, L.J. Yao, J. Zhang, Spectrochim Acta A, 2019, 219: 179-185 /p p 　　[5] J. Zhang, M.L. Li, T. Pan, L.J. Yao, J.M. Chen, Comput Electron Agr, 2019, 164: 104882 /p p 　　[6] P. Geladi, D. MacDougall, H. Martens, Appl Spectrosc, 1985, 39:491-500. /p p 　　[7] T. Isaksson, T. Næ s, Appl Spectrosc, 1988, 42:1273-1284 /p p 　　[8] K.E. Kramer, R.E. Morris, S.L. Rose-Pehrsson, Chemometr Intell Lab, 2008, 92:33-43. /p p 　　[9]& nbsp A Rinnan, F. van den Berg, S.B. Engelsen, Trends Anal Chem, 2009, 28:1201-1222. /p p 　　[10] T. Isaksson, B. Kowalski, Appl Spectrosc, 1993, 47:702-709. /p p 　　[11] T. Næ s, T. Isaksson, T. Feaern, T. 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近十年来，具有高效率和低成本特性的钙钛矿型太阳能电池(PSCs)受到了越来越多的关注，尤其是柔性钙钛矿型太阳能电池(f-PSCs)在建筑一体化光伏、建筑贴附式光伏、便携式设备以及航空航天领域有广阔的应用空间，成为了研究人员关注的热点。虽然f-PSCs近些年来发展迅速，其光电转化效率仍旧落后于刚性PSCs，在f-PSCs处于弯曲状态下这种效率差距尤为明显。 　　前期，中国科学院宁波材料技术与工程研究所葛子义研究员和刘畅研究员等人通过薄膜形貌调控、载流子传输层修饰和新型二维钙钛矿材料设计(Adv. Energy Mater. 2021, 11, 2101416；Adv. Funct. Mater. 2022, 10, 2210600；Infomat 2022, e12379；Nano Energy 2022, 93, 106800；Energy Environ. Sci. 2022, 15, 3630)等手段，大幅提升了柔性和刚性钙钛矿光伏器件的效率和稳定性。 　　然而，较弱的激子解离能力和较差的成膜质量仍旧制约着f-PSCs的效率，对此团队创新性地通过优化二维钙钛矿中有机大分子的吡啶环中的N原子位置，使大分子的偶极矩增大，实现了具有铁电性的二维钙钛矿。 　　研究发现铁电性的二维钙钛矿的加入能有效增强内建电场，进而提升激子解离效率并抑制器件中的非辐射复合。在三维钙钛矿结晶过程中二维钙钛矿种子可以辅助其成为更均匀和定向程度更高的晶体薄膜，释放薄膜中拉伸应力。因此，基于此的f-PSCs效率达到了23.08%，并且具有较好的机械稳定性，在经历了1000次循环弯折试验后仍旧可以保持原有能量转化效率的85%以上。 　　此外铁电二维钙钛矿具有压电性，在弯曲状态下可以引起ITO/钙钛矿界面的能带弯曲降低空穴传输势垒，因而该器件在拉伸应力下会呈现出更高的能量转化效率，为开发更高效的f-PSC提供了新的思路。 　　相关研究成果以“Rational design of ferroelectric 2D perovskite for improving the efficiency of flexible perovskite solar cells over 23%”为题，发表于Angew. Chem. Int. Ed.(相关论文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202217526)，宁波材料所葛子义研究员和刘畅研究员为该论文的通讯作者，硕士生韩斌、王耀华为共同第一作者。 　　上述工作获得了国家杰出青年科学基金(21925506)、国家重点研发计划(2017YFE0106000)、国家自然科学基金(51773212、81903743、22005322)、宁波市科技创新2025重大专项(2018B10055)、中国科学院前沿科学研究重点项目(QYZDB-SSW-SYS030)等的支持。(a)新型二维钙钛矿的结构；(b)柔性器件的J-V曲线

镓基液态金属（LM）由于其优异的金属导电性以及室温流动性特点，被认为在柔性电子领域具有广泛的应用前景。基于镓基LM材料，目前已成功开发出各类柔性电子器件，如可穿戴传感器、柔性电容器、柔性电感器以及柔性变阻器等。LM柔性器件的集成性和可靠性一直以来是该领域的研究热点，其中3D柔性电子被普遍认为是提高集成性的有效解决方案之一。然而，液态金属的流动性是一把双刃剑，虽然它为LM柔性器件提供了优异的可变形性，但同时给3D结构柔性电路的制备带来了巨大挑战。目前报道的3D打印、冷冻打印、通道填充等方法在复杂3D结构电路的制备、工艺成本以及功能性芯片的集成等方面仍存在不足。近期，哈尔滨工业大学（深圳）马星教授联合中科院深圳先进技术研究院刘志远研究员，提出了一种通过将镓基液态金属转变为固态并通过塑性变形制备复杂3D结构柔性导体的方法。作者基于金属材料的合金化及相关理论，着重考量材料的相变温度、机械强度和塑性加工性能，筛选出Ga-10In作为3D柔性电子制备的基础材料。固体Ga-10In的高塑性特点允许通过机械弯曲、缠绕等方式制备复杂3D结构导体，在熔点以下温度将3D导体与功能芯片连接并使用硅胶封装后，熔点以上温度加热(22.7 °C)便可使Ga-10In熔化并恢复其流动性。此外由于过冷效应，Ga-10In导体可以在低于熔点的一定的温度范围内保持液态，保证了柔性电子器件的服役温度区间。为证明该方案的实用性，作者设计了具有超高灵敏度的3D应变传感器、由3D跳线导体构成的二极管 (LED) 阵列以及由3D螺旋结构的可穿戴传感器和多层柔性电路板组成的手指动作监测装置。相关工作以“Three-dimensional flexible electronics using solidified liquid metal with regulated plasticity”为题发表于电子领域权威期刊《Nature Electronics》，2019级博士生李国强同学为该论文第一作者。在本项研究中，由摩方精密25 μm精度的nanoArch P150设备3D打印的高精度模具，为制备2D应变传感电路和3D拱形跳线提供了精密支持。图1：基于可调塑性的凝固态液态金属的3D柔性电子简介说明。(a) 液态的Ga-10In转变为固态的片状和棒状示意图；(b) 塑性变形能力对比；(c) Ga-10In低温拉伸性能；(d) Ga-10In相变性能测试；(e) 基于该方案制备的3D柔性电子。图2：Ga-In合金材料表征及性能测试。(a) 凝固态Ga-10In显微组织；(b) Ga-In合金中A6相体积分数于In元素含量的关系；(c) Ga-10In和Ga-15In显微组织表征；(d) Ga-10In拉伸样断口附近显微组织表征；(e) Ga-In合金力学性能测试；(f) 图(e)对应的屈服强度和延伸率；(g) Ga-In合金相变测试；(h) Ga-In合金熔点与In元素含量的关系。图3：2D应变传感器的电力性能测试及3D高灵敏度应变传感器设计。(a) 2D应变传感器电阻-应变关系；(b) 2D应变传感器平均GF值与应变的关系；(c) 2D应变传感器横向及纵向拉伸性能测试；(d) 3D应变传感器照片及其性能；(e) 3D应变传感器挤压位置的CT微观表征；(f) 与已报道LM应变传感器的灵敏度对比。 图4：Ga-10In 3D拱形导体及其LED柔性阵列应用。(a) 熔化前后拱形Ga-10In导体图像；(b) LED阵列示意图；(c) LED阵列电流-电压性能测试；(d) 控制装置和LED阵列电路图；(e) 控制系统和LED柔性阵列照片；(f) LED阵列动态弯曲图像。图5：3D结构的可穿戴手指动作监测柔性装置。(a) 装置示意图；(b) 3D柔性传感器及其变形性能；(c) 3D柔性传感器的手指动作传感测试；(d) 3D传感器疲劳性能测试；(e) 3D柔性电路板俯视图像；(f, g) 3D垂直电路图像；(h) 该柔性装置的手指动作测试。通过凝固态Ga-10In液态金属的塑性变形制备复杂结构3D柔性导体具有显著优势，但作者表示，该3D柔性电子制备方案目前在导电线径、柔性器件制备效率、以及自动化制造设备等方面仍存在限制。原文链接：https://doi.org/10.1038/s41928-022-00914-8

p 　　近日，中国科学院大连化学物理研究所储能技术研究部研究员张华民、李先锋，副研究员张洪章团队在高负载量柔性自支撑电极研究方面取得新进展，相关工作发表在《纳米能源》（Nano energy, 2017, 39, 418-428）上。 /p p 　　纳米级活性物质颗粒因其比表面高、离子/电子传输路径短，在电化学储能领域受到了广泛的关注。但随着电极负载量的增加，纳米颗粒易从电极中脱落，限制了其在柔性储能器件中的应用。该团队于2016年首次报道了“相转化”的方法制备具有优异粘结强度和电子/离子传质能力的“三连续”柔性电极 (Adv. Funct. Mater., 2016, 26, 8427-8434)，很好地解决了上述问题，并成功应用于柔性锂硫电池和锂离子电池，为基于纳米颗粒的高负载量电极的制备提供了新思路。 /p p 　　该团队在上述研究成果基础上，进一步发展了柔性自支撑电极规模化制备技术。该技术克服了抽滤法和模板法等传统方法只能采用一维和二维活性物质制备电极的缺陷，首次将零维纳米颗粒应用于柔性电极的制备，并制备出高负载量、外形可控、适合规模化生产的高性能自支撑柔性电极。所制备的柔性锂硫电池正极的活性物质担量达到24mg/cm sup 2 /sup ，电极首圈循环面容量达到27.1mAh/cm sup 2 /sup ，100圈循环的容量保持率为64.1%。所制备的柔性磷酸钒锂电池正极活性物质担量达到17mg/cm sup 2 /sup ，在1C的倍率下稳定循环100圈，放电比容量稳定在120mAh/g，在5C倍率下，容量依然可以维持在94mAh/g。 /p p 　　该项研究拓宽了高负载量柔性电极材料的选择范围，为高性能柔性电化学储能器件的后续发展创造了条件。 /p p 　　上述研究工作得到国家自然科学基金委、教育部能源材料化学协同创新中心（iChEM）、中科院青年创新促进会的资助。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/4dd1ed0f-5a2e-48d9-af7a-b48db633d608.jpg" title=" 1.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 柔性电极研究取得新进展 /strong /p

p 　　当前人工智能快速发展，各种类人功能智能机器人层出不穷，触觉感知是人类和未来智能机器探索物理世界的基础性功能之一，发展具有触觉功能的仿生电子皮肤柔性感知器件，并实现器件与柔软组织间的机械匹配性具有重要的科学意义和应用价值。 /p p 　　近日，受指纹能够感知物体表面纹理的启发，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所张珽研究团队在前期研究基础上，采用内外兼具金字塔敏感微结构的柔性薄膜衬底及单壁碳纳米管导电薄膜，设计并制备了具有宽检测范围、高灵敏度的叠层结构柔性振动传感器件，并建立了其摩擦物体表面时振动频率与物体表面纹理粗糙度的模型。相关研究成果被《先进科学新闻》报道。 /p p 　　张珽表示，该柔性仿生指纹传感器可应用于物体表面精细纹理或者粗糙度的精确辨别，最低可检测15微米× 15微米的纹路，超过手指指纹50微米× 50微米的辨识能力。“同时还能够实现对切应力及盲文字母等高灵敏检测与识别，这些特性将在机器人电子皮肤的触觉感知、智能机械手等方面有重要潜在应用。”他说。 /p p 　　与此同时，作为柔性可穿戴电子，器件与柔软组织间的机械不匹配是该领域需要解决的关键科学问题之一。针对上述关键科学问题，该团队研发了一种具有褶皱核鞘结构的纤维状超延展柔性应变传感器。该传感器在全工作范围内有高灵敏度，对微弱应变和大应变都有良好的响应。 /p p 　　这些优异的性能赋予了超延展应变传感器对微小肌肉运动以及大范围的关节运动实时监测的能力，同时也可应用于植入医疗，如用于数字化评定肌腱康复。该研究成果近期发表于《尖端科学》。 /p

安徽理工大学力学与光电物理学院青年教师蓝雷雷与东南大学物理学院邱腾课题组合作，制备出两种类型的二维碳化钒（V4C3和V2C）MXenes材料，并证明这种材料可以作为性能优异的表面增强拉曼散射（SERS）平台，其中V4C3作为SERS活性材料首次报道。相关研究成果发表于《美国化学会-应用材料与界面》。柔性二维碳化钒MXene基滤膜的SERS增强效果示意图 安徽理工大学供图表面增强拉曼散射作为一种具有高灵敏度、分子指纹识别和快速无损测量的表面光谱分析技术，将检测灵敏度提升了百万倍以上，已广泛应用于生命科学、物理、化学、材料学、地质学、考古和艺术品鉴定等领域。“比如将SERS技术应用于患者呼出物、血清液、脱氧核糖核酸的检测，为早期患者的疾病诊断提供一种有力分析手段；应用于海洋微塑料、大气有毒有害气体、水体有机污染物和土壤重金属的微量检测，实现对环境中有害物质的监测；还可实现对危害公共安全的爆炸物质和疑似吸毒人员体液毛发中含毒品物质的快检。” 蓝雷雷向《中国科学报》介绍。近年来，一些MXenes材料表现出相当强的SERS活性，为SERS活性材料发展开辟了新前景。但其瓶颈在于灵敏度不足，无法满足实际应用需求。因此，将MXene材料的灵敏度推向更高水平仍然具有挑战性。此次研究中，蓝雷雷等提出了一种新的增强策略，通过结合二维裁剪和分子富集来设计高灵敏度的柔性MXene基SERS衬底，成功制备出两种类型的二维碳化钒MXenes材料。“我们研究发现，与块状MXene材料相比，二维裁剪赋予碳化钒MXenes费米能级附近更为丰富的态密度，促进了光致诱导电荷转移，增加了多达2个数量级的检测灵敏度。”蓝雷雷说。进一步，研究人员采用了一种分子富集方法，实现了2分钟内超快速分子富集、超高分子截留率和更低的检测限，从而获得了超灵敏的SERS检测。蓝雷雷说，“这项研究有助于设计和开发出高性能的新型MXene基SERS基底，可用于食品安全、疾病诊断、反恐搜爆、毒品稽查、环境监测和病毒检测等领域。”审稿人认为：作者将二维裁剪策略与分子富集效应相结合，这是一项有趣的研究工作，新型碳化钒基底的SERS增强效果显著，其中V4C3作为SERS基底在这之前未曾报道过。通过简单抽滤的分析物富集概念为实现超灵敏的SERS检测提供了一种有效的策略。相关论文信息：https://doi.org/10.1021/acsami.2c10800

近年来，柔性电子在可穿戴设备、电子皮肤等众多应用中扮演着越来越重要的角色，以水凝胶为基质设计的柔性电子由于其良好的导电性、柔性以及生物相容性等特点受到广泛的关注，在柔性传感器、柔性能源器件及人机接口等方面表现出广阔的应用前景。面投影微立体光刻3D打印技术（PμSL）可快速制造并成型任意形状和定制设计的结构，为以水凝胶基质设计的柔性电子器件的制造提供了灵活性和简便性。结合3D打印技术，并对水凝胶进行诸如超抗冻、超拉伸、导电等性能设计，在一定程度上拓宽了水凝胶的功能和应用范围。近日，湖南大学王兆龙助理教授、段辉高教授与上海交通大学郑平院士等人合作，该团队基于摩方精密（BMF）超高精度光固化3D打印机nanoArch S/P140，开发了一种能够耐受-115℃极高导电能力的水凝胶体系，实现了极低温条件下的可穿戴设备运动信号检测及脑电信号高精度采集。文章以“3D Printed Ultrastretchable, Hyper-Antifreezing Conductive Hydrogelfor Sensitive Motion and Electrophysiological Signal Monitoring”为题发表在Research（Volume 2020 |Article ID 1426078）上。其中，王兆龙助理教授及硕士研究生陈雷为共同一作。基于面投影微立体光刻技术制造水凝胶结构，首先，作者通过计算机辅助设计（CAD）软件生成的3D模型按照特定层厚切片为一系列平行的二维数字图像，然后，这些切出来的2D图案被传输到DMD芯片上，DMD芯片通过2D图案的形状调节其上照射的紫外光（LED，405nm）。具有相应定义的2D图案的成形紫外光通过一个缩小透镜，该透镜将2D图像投影到具有缩小特征尺寸的水凝胶前体溶液上。图案化的紫外光照射将会使水凝胶前体溶液在相应区域发生局部聚合反应并成型附着在打印平台上。再控制降低打印平台，紫外光投影照射继续打印下一层。这个过程反复进行，直到整个水凝胶结构被制造出来（图1）。研究者引入亲水性的三元醇作为光引发剂TPO-L的良性溶剂，将不溶于水的TPO-L均匀分散在水中，提高光引发剂引发效率，结合光固化3D打印nanoArchS/P140设备的离型膜的快速离型，大大提高水凝胶的光固化速度；利用纳米羟基磷灰石与水凝胶高分子链之间形成强烈的物理作用，从而提高3D打印水凝胶的拉伸性（2500%），并进一步提高其机械强度；三元醇和高浓度离子盐的协同作用赋予了水凝胶极佳的导电性和抗冻性（-115℃左右），3D打印水凝胶在极低温情况下仍然能够完成拉伸、弯曲和扭转的动作，并具有一定的低温导电性（图2）。图1 基于面投影微立体光刻技术的水凝胶加工过程图2 水凝胶的力学、电学和抗冻性能设计优异的机械性能和良好的导电性能使其3D打印水凝胶能够作为应变传感器用于识别包括手指弯曲、发声及吞咽等人体运动信号（图3）；水凝胶还可作为柔性电极检测和采集诸如人睁、闭眼时的脑/眼电信号（EEG/ EOG），当志愿者在闭上眼睛并放松时，脑电信号显示出明显的α波（8~13Hz），当志愿者睁开眼睛并积极思考时，脑电α波即刻消失并逐渐向β波（14~30Hz）方向移动。与当前最精确的传统脑电信号采集装置对比实验表明，新体系水凝胶可以准确采集大脑中的脑电信号，反映大脑活动的整体信息，显示出在人机交互，特别是低温领域的脑机接口等方面的应用潜力（图4）。图3 柔性应变传感器应用图4 水凝胶柔性电极脑机接口应用总而言之，本研究基于面投影微立体光刻技术，引入亲水性的三元醇作为光引发剂TPO-L的良性溶剂，利用纳米羟基磷灰石提高拉伸性，并结合高浓度的离子盐和三元醇作为导电介质和抗冻剂，使得所开发的水凝胶体系具有优异机械、导电和抗冻性能，并且可作为柔性应变传感器实现对人体运动和微弱信号的实时监控，同时可进一步用作脑机接口，准确采集大脑中的脑电信号，包括α、β波以反映大脑活动的整体信息。本文提出的水凝胶在电子皮肤、人机交互甚至极低温情况下的可穿戴设备中具有良好的应用前景。未来，微尺度3D打印技术的加入使得复杂3D结构多功能柔性电子和复杂脑机接口的快速制造成为可能。原文链接：https://spj.sciencemag.org/journals/research/2020/1426078/