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最小的加速传感器

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2019-09-11 09:59:18

9月5日电,瑞典查尔姆斯理工大学(KTH)的研究人员利用高导电性纳米材料石墨烯,研制出了迄今最小的加速传感器。这一设备有望促进人体传感器和导航技术的发展,用于研制心血管疾病监测系统、超灵敏的可穿戴设备和便携式运动捕捉系统等。相关论文发表在《自然·电子学》上。

据物理学家组织网近日报道,几十年来,微机电系统(MEMS)一直是医疗技术等领域创新的基础。现在,这些系统正开始进入下一阶段——纳米机电系统(NEMS)。KTH微纳米系统部门研究人员范旭格(音译)表示,石墨烯独特的材料特性使它们能够制造出这些超小的加速传感器。

范旭格说:“由于石墨烯的原子级厚度,使我们可以缩小元件的尺寸,我们发明了一种压阻式NEMS加速传感器,比目前任何可用的MEMS加速传感器都要小得多。尽管小,但无损其灵敏度。”

这种小型加速传感器未来有望应用于多个领域。范旭格说:“最终有望应用于手机导航、手机游戏和计步器、心脏病监测系统和可以监测人体运动的运动捕捉可穿戴设备。”

研究人员称,这些NEMS传感器的其他潜在用途还包括超小型NEMS传感器和执行器,如谐振器陀螺仪和麦克风等。此外,这些NEMS传感器也可以作为一个系统,用来表征石墨烯的机械和机电性能

第一批正式的微机电设备,在上世纪六十年代就诞生了,但直到上世纪末至本世纪初,纳米机电系统的概念才被提出。比较而言,微机电系统的体积已比一般日常生活中的机械系统小得多了,远远超越了“机”和“电”的概念。但科学家们仍然渴望将其尺寸缩成纳米尺度,一个重要的原因是纳米结构会导致种种新效应,能提供微机电设备所无法企及的特性和功能。这里既包括实际应用中的超高频率、低能耗、高灵敏度,也包括在理论研究中,对微小的力和位移的“掌握”,以及对表面质量和吸附性的“控制”。


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