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硅芯片是當代信息技術的核心，當前正向“深度摩爾”（More Moore）和“超越摩爾”（More than Moore）兩個方向發展。物聯網（IoT）應用是“超越摩爾”技術路線中相當重要的一環，需要數量巨大的集成電路芯片來分析處理來自外部傳感器件的海量信號。目前，大多數傳感信號采集器件和信號處理單元均為分離設計，將在整體上產生更大功耗并占據更大的空間。由此，復旦大學材料科學系教授梅永豐課題組提出了將信號檢測和分析功能集成于同一個芯片器件中的全新概念。作為演示，研究團隊將單晶硅薄膜柔性光電晶體管與智能薄膜材料相結合和組裝，構造了對不同環境變量進行檢測和分析的柔性硅芯片傳感器及其系統。這一思路不僅具有優異的可擴展性，還可與當前集成電路先進制造工藝相兼容。5月2日，相關研究結果以《面向智能數字灰塵的硅納米薄膜光電晶體管多功能集成傳感器研究》（“Silicon Nanomembrane Phototransistor Flipped with Multifunctional Sensors towards Smart Digital Dust”）為題發表在《科學進展》（Science Advances）上。研究團隊從器件的傳感機理入手，利用柔性薄膜組裝集成芯片傳感器，實現了多種環境參數探測功能的集成。圖1：(A) 器件主要功能層示意圖；(B) 貼附于曲面上的柔性傳感器件陣列；(C) 智能傳感器件功能區的光學顯微照片；(D)用于濕度傳感的集成系統構造圖；(E) 氫氣通入前后參比器件與檢測器件的電流變化，紅色為參比電流，藍色為檢測電流。智能材料在環境刺激中可以發生折射率、顏色、晶體結構等方面的光學性質變化，但一般需要光譜設備或比色卡才能進行比對。而翻轉的硅薄膜光電晶體管由于沒有柵極金屬阻擋功能區域的光信號吸收，可以更容易獲得高靈敏的傳感特性。利用這一點，研究團隊將多種智能薄膜材料貼合在器件功能區，智能材料內部物理性質變化引起了微小光學性能改變，從而表現在輸出的光電流上，因此可以在同一個芯片上實現對多種不同信號的同時檢測。圖1A展示了傳感器件典型的功能層結構，頂層的智能薄膜材料對環境刺激發生響應，進而改變下方硅單晶薄膜光電晶體管的輸出信號。具有2微米厚的熱氧化二氧化硅層則作為光電晶體管的封裝，對下方器件進行保護。硅薄膜光電晶體管完全由晶圓級先進集成電路工藝方法制備而成，結合了傳統硅基光電子器件的高性能和硅納米薄膜超薄厚度下的優良柔性。圖1B是貼附于半徑僅為2毫米直徑玻璃管上的柔性器件陣列，表現出良好的彎曲性能。圖1C是單個器件功能區域的特寫，在藍色虛框部分集成不同智能材料即可實現對不同環境信號的檢測。圖1D是具有完備傳感與數據處理功能的柔性系統合成圖，包括傳感與參比器件、邏輯與存儲單元、信號放大器和電源。研究團隊利用該系統實現了對環境中濕度的實時、快速檢測，演示的信號為依次減小的三個濕度脈沖。整個過程中直接對環境變化做出響應的信號，即參比器件與傳感器件輸出電流隨時間的變化如圖1E中所示。當環境發生變化（如圖所示通入氫氣），傳感器件的輸出電流大幅增加，而參比電流保持平穩，再利用差分電路處理，即可給出所檢測的環境參數的值。研究團隊開發了將智能材料與光電傳感結合的新穎傳感機制，并將傳感模塊與后續信號處理等模塊集成在一起，展示了其在氣體濃度、濕度、溫度等多種環境參數檢測方面的能力，已經初步具備了未來的“智能數字灰塵”的雛形。該策略也可以應用于其他的數字傳感系統，在后摩爾時代中將具有巨大的應用潛力。論文主要由李恭謹博士，博士研究生馬喆和尤淳瑜合作完成，并獲得韓國延世大學Taeyoon Lee教授和中科院微系統所狄增峰研究員的合作支持。該工作得到國家自然科學基金委、上海市科委、復旦大學和專用集成電路與系統國家重點實驗室等大力支持。

（ (A) 器件主要功能層示意圖；(B) 貼附于曲面上的柔性傳感器件陣列；(C) 智能傳感器件功能區的光學顯微照片；(D)用于濕度傳感的集成系統構造圖；(E) 氫氣通入前后參比器件與檢測器件的電流變化，紅色為參比電流，藍色為檢測電流 ）

本發明公開了一種柔性視網膜芯片。頂層和底層聚合物薄膜之間設置有規則分布的硅島和通孔，硅島內含有用于模擬生理性功能的功能單元，通孔與硅島交錯分布，硅島與頂層聚合物薄膜之間設置有引線層；底層聚合物薄膜上的空隙處與頂層聚合物薄膜緊密粘合于一起；電極為功能單元的一部分、或者位于頂層聚合物薄膜或底層聚合物薄膜上。該芯片采用 MEMS 工藝流程化制作，實現了微功能單元和柔性基底的集成。本發明芯片表面布有密集的通孔，形成鏤空格柵狀，有利于芯片上下層組織間營養物和代謝物的交流，保證了生物功能的完整性，保證整個視網膜

本發明公開了一種面向柔性芯片的多頂針剝離裝置，包括固定 座、雙真空腔室、多頂針機構和凸輪旋轉驅動機構，其中：雙真空腔 室由分設在內、外側的真空內腔室和真空外腔室共同組成，并且真空 內腔室還可獨立發生上下滑動；多頂針機構由同軸安裝且彼此獨立操 控的內外圈頂針機構共同組成，它們沿著豎直方向整體設置在真空內 腔室下部，并各自包括頂針、支撐架和從動子；凸輪旋轉驅動機構用 于實現內外圈頂針機構上下動作時序的控制，同時實現單頂針與多頂 針之間的靈活切換。本發明還公開了相應的剝離工藝方法。通過本發 明，能夠顯著提

項目成果/簡介: 陶瓷具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、耐老化、抗壓強度高等諸多優點，但有一個致命的缺點——脆性。柔性陶瓷材料作為一種新型材料，在通訊、電子、醫學、航空、航天、軍事等高技術領域都被廣泛應用。如電子計算機的高速硬盤轉動系統需要柔性陶瓷軸承；導彈、火箭發射裝置的關鍵部件如透波、鼻錐等要用耐高溫和抗氧化能力極強的柔性陶瓷做天線罩，才能承受高溫氣流的沖刷、摩擦 研究團隊通過對純鈦酸鋁原料制備鈦酸鋁柔性陶瓷技術的改進，以TiO2、Al2O3為原料，輔以Fe2O3、MgO、SiO2等添加劑，通過固相反應、固相燒結制備出柔性鈦酸鋁陶瓷。能夠降低燒結溫度，且制備的鈦酸鋁陶瓷具有更高的強度和柔性。將其制備成具有柔性的鈦酸鋁陶瓷材料，將有傳統陶瓷材料沒有的特性，并且能夠進一步提高其抗熱震性，使得柔性鈦酸鋁陶瓷能應用于更為苛刻的環境中，并且在工業生產中用途更廣、市場大、前景好?？蓮澤皫r可彎砂巖微觀結構圖知識產權類型:發明專利技術先進程度:達到國內領先水平成果獲得方式:獨立研究獲得政府支持情況:無

陶瓷具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、耐老化、抗壓強度高等諸多優點，但有一個致命的缺點——脆性。柔性陶瓷材料作為一種新型材料，在通訊、電子、醫學、航空、航天、軍事等高技術領域都被廣泛應用。如電子計算機的高速硬盤轉動系統需要柔性陶瓷軸承；導彈、火箭發射裝置的關鍵部件如透波、鼻錐等要用耐高溫和抗氧化能力極強的柔性陶瓷做天線罩，才能承受高溫氣流的沖刷、摩擦 研究團隊通過對純鈦酸鋁原料制備鈦酸鋁柔性陶瓷技術的改進，以TiO2、Al2O3為原料，輔以Fe2O3、MgO、SiO2等添加劑，通過固相反應、固相燒結制備出柔性鈦酸鋁陶瓷。能夠降低燒結溫度，且制備的鈦酸鋁陶瓷具有更高的強度和柔性。將其制備成具有柔性的鈦酸鋁陶瓷材料，將有傳統陶瓷材料沒有的特性，并且能夠進一步提高其抗熱震性，使得柔性鈦酸鋁陶瓷能應用于更為苛刻的環境中，并且在工業生產中用途更廣、市場大、前景好。 可彎砂巖 可彎砂巖微觀結構圖

柔性軸承是指在外部力或力矩的作用下，利用材料的彈性變形在相鄰構件間產生相對轉動的一種鉸鏈結構形式。相比傳統的剛性軸承，柔性軸承有許多優點：1. 無間隙和摩擦，可實現高精度運動；2. 無磨損，壽命長；3. 免潤滑，免維護；4. 可真空應用。 柔性軸承的主要技術指標：1. 行程：材質與幾何形狀決定其運動行程的大??；本單位研制的GCSFP-3柔性軸承行程可達±25°；2. 精度：由柔性鉸鏈的軸漂大小決定，軸漂越小，精度越高；本單位研制的GCSFP-3柔性軸承軸漂在10°轉角時僅為0.8um；3. 剛度：非功能剛度/功能剛度的比值，該比值越大越好；GCSFP-3的徑向剛度/旋轉剛度比值為34.65；GCSFP-3的軸向剛度/旋轉剛度比值為2.32；4. 疲勞壽命：決定了柔性軸承的可循環工作次數。GCSFP-3柔性軸承在±5°轉角下達100萬次；±10°轉角壽命達18萬次。

TDA（芯片熱設計自動化）軟件是清華航院曹炳陽教授團隊全自主研發的國際首個芯片跨尺度熱仿真與設計系統。TDA軟件可實現芯片從納米至宏觀尺寸的熱設計與仿真，支持芯片微納結構內部熱輸運過程的模擬研究，直接提高芯片熱仿真精度與結溫預測準確度，進而提高芯片性能、壽命和可靠性。

本實用新型提供一種柔性驅動機構，包括驅動單元、力放大單元、控制單元和儲能單元。驅動單元通過鑲嵌有單向軸承的力放大單元放大輸出力作用于儲能單元。驅動單元通過不斷往復運動將能量輸入儲能單元中，當儲能單元中的彈性能達到所需的要求時，通過通信單元遙控控制單元將儲能單元中儲存的彈性能一次性釋放出來，以實現步行、爬行、滾動、跳躍、突進多種功能以及功能之間的相互切換。本實用新型采用智能軟材料作為驅動器，其機電轉換效率高，能量密度大，噪音低。并且大部分的結構都可以使用柔性材料進行替代，抗破壞能力強；同時柔性驅動機構通過與不同外殼的組合可以同時實現步行、爬行、滾動、跳躍、突進多種功能，可以應用于機器人，玩具，能量收集等多方面。

與高速飛行的飛機不同，微小型無人機體積小，重量輕，飛行速度低，更容易受到環境湍流的影響，需要高靈敏度的小型氣流傳感器提供全面的空氣動力學信息。如何讓微小型無人機像鳥類一樣感知和操縱氣流一直是航空和傳感器領域的難題。 面向微小型無人機的飛行參數測量，北航研發團隊研制出一種基于氧化釩的高靈敏度柔性流速傳感器，實現了0.11 mm/s和0.1°的超高流速和角度分辨力，實驗驗證了攻角、側滑角和空速的多參數感知能力，并完成了微小型無人機飛行速度以及機翼微振動的測量，為微小型無人機提供了低成本、高精度的大氣參數傳感方案。 該傳感器基于量熱式原理，由中心微加熱器產生恒定溫差，四周的熱敏電阻陣列測量溫度分布，根據熱敏電阻陣列測得的溫度差準確反映流速大小及方向。采用懸空型隔熱結構以及高電阻溫度系數材料氧化釩作為熱敏電阻以增大傳感器的測量靈敏度。在聚酰亞胺基底上通過MEMS工藝加工了總厚度90μm的超薄柔性流速傳感器，實現了微小型無人機的曲面貼附功能。經風洞測試，流速傳感器的理論分辨力達0.11 mm/s,流速測量重復精度約為測量值的0.5%，響應時間約為20ms。在10 m/s時，流速傳感器的最大角度靈敏度為36.7 mV/deg，噪音水平為1.78 mV，根據2σ準則計算出其理論角度分辨力為0.1°。 研究團隊已經完成流速傳感器工程化樣品的制備，并將兩個流速傳感器裝載到一個微小型無人機平臺上進行飛行參數感知應用。結果表明平均飛行速度的估計誤差低于0.2 m/s。由于流速傳感器的高靈敏度特性，它甚至捕捉到了機翼的微振動信息，并與外置IMU模塊顯示了相同的機翼振動頻率。這項研究展示了一種柔性高靈敏度流速傳感器，拓寬了流場感知在微小型無人機姿態檢測、空速估計以及飛行安全監測方面的應用，為無人機的飛行參數測量提供了創新的設計思路與發展前景。