科学家受饮料杯盖启发开发新系统 可以保持无人机的安全飞行

科学家受饮料杯盖启发开发新系统可以保持无人机的安全飞行你可能已经注意到，在一些外卖饮料的杯盖上，有一些可以“弹下”的小圆顶，以显示杯中的饮料是什么类型。科学家们现在认为，类似的圆顶可以帮助无人机监测其机翼上的空气压力。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1331121.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1331121.htm

科学家研发出简单而有效的汞传感器

科学家研发出简单而有效的汞传感器它利用了一种被称为摩擦起电的自然现象，在这种现象中，某些材料在相互移动时带电--这就是你在梳理头发时产生的静电的原因。更具体地说，该纳米传感器使用了一个对汞敏感的碲纳米线阵列，当它们与汞离子接触或分离时，会产生电荷。这些离子可以存在于食物或液体中。在后者的情况下，一种被称为固-液接触电化的原理在起作用，其中固体材料通过接触和脱离含离子的液体而带电。在对纳米传感器的测试中，科学家们将该装置安装在一只机器人手的指垫上，机器人反复敲击自来水和湖水样本的表面，以及受汞污染的苹果、虾和菠菜样本。在所有情况下，该设备迅速而准确地检测出样品的汞含量，并显示在一个无线连接的智能手机的屏幕上。研究人员希望，一旦该技术得到进一步发展，它可以被用于远程监测饮用水源的汞含量，或者被缺乏适当测试设施的贫困地区的卫生官员使用。关于这项研究的论文最近发表在ACSNano杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1345891.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1345891.htm

科学家3D打印适用人造卫星的高精度等离子体传感器

科学家3D打印适用人造卫星的高精度等离子体传感器据报道，目前，美国麻省理工学院最新研制3D打印精准等离子体传感器，该设备成本较低，且易于制造，这些数字化设备可以帮助科学家预测天气或者研究气候变化。该等离子体传感器也被称为“延迟电位分析仪(RPAs)”,被人造卫星等轨道航天器用于确定大气化学成分和离子能量分布。3D打印、激光切割流程制造的半导体等离子体传感器，由于该过程需要无尘环境，导致半导体等离子体传感器成本昂贵，且需要几个星期的复杂制造过程。相比之下，麻省理工学院最新研制的等离子体传感器仅需几天时间制造，成本几十美元。由于成本较低、生产速度快，这种新型传感器是立方体卫星的理想选择，立方体卫星成本低廉、低功率且重量轻，经常用于地球上层大气的通信和环境监测。该研究团队使用比硅和薄膜涂层等传统传感器材料更有弹性的玻璃陶瓷材料研制了新型等离子体传感器，通过在塑料3D打印过程中使用玻璃陶瓷，能够制造出形状复杂的传感器，它们能够承受航天器在近地轨道可能遇到的巨大温度波动。研究报告资深作者、麻省理工学院微系统技术实验室(MTL)首席科学家路易斯·费尔南多·委拉斯奎兹-加西亚(LuisFernandoVelasquez-Garcia)说：“增材制造会在未来太空硬件领域产生重大影响，一些人认为，当3D打印一些物体时，必须认可其性能较低，但我们现已证明，情况并非总是这样。”目前这项最新研究报告发表在近期出版的《增材制造杂志》上。多功能传感器等离子体传感器首次用于太空任务是1959年，它能探测到漂浮在等离子体中的离子或者带电粒子的能量，等离子体是存在于地球上层大气中的过热分子混合物。在立方体卫星这样的轨道航天器上，等离子体传感器可以测量能量变化，并进行化学分析，从而有助于科学家预测天气或者监测气候变化。该传感器包含一系列布满小孔的带电网格，当等离子体通过小孔时，电子和其他粒子将被剥离，直到仅剩下离子，当这些离子产生电流，传感器将对其进行测量和分析。等离子体传感器应用成功的关键是对齐网格的孔状结构，它必须具有电绝缘性，同时能够承受温度的剧烈波动，研究人员使用一种可3D打印的玻璃陶瓷材料——Vitrolite，它满足以上特性。据悉，Vitrolite材料最早出现于20世纪初，常应用于彩色瓷砖设计中，成为装饰艺术建筑中最常见的材料。持续耐用的Vitrolite材料可承受高达800摄氏度的高温而不分解，而集成电路结构的等离子体传感器中的高分子材料会在400摄氏度时开始熔化。加西亚说：“当工作人员在无尘室中制造这种传感器时，他们不会有相同的自由度来定义材料和结构，以及它们是如何相互作用，但这可能促成增材制造的最新发展。”重新认识等离子体传感器的3D打印过程陶瓷材料3D打印过程通常涉及到激光轰击陶瓷粉末，使其融合成为各种形状结构，然而，由于激光释放的高热量，该制造过程往往会使材料变得粗糙，并产生瑕疵点。然而，麻省理工学院的科学家在该制造进程中使...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1307479.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1307479.htm

科学家研发出旨在帮助农民节约宝贵水资源的高科技土壤传感器

科学家研发出旨在帮助农民节约宝贵水资源的高科技土壤传感器其底端的湿度感应元件被一层被称为金属有机框架（MOF）的合成材料薄膜所覆盖。此前，MOF被用于水过滤器、碳捕获介质和疫苗等应用中，它有一个开放的笼状内部微结构，使它们能够吸收某些类型的分子。虽然KAUST团队尝试了各种MOF，但发现其中一种--称为Cr-soc-MOF-1--对水有特殊的亲和力，能在液体中捕获其自身重量的两倍。科学家们在一个廉价的电极微型传感器上涂上一层该材料的薄膜，然后将该传感器插入潮湿的土壤中。当薄膜开始从土壤中吸水时，水就取代了MOF中的一些空气，按比例改变其电容量。这种变化可以被微型传感器检测到，从而提供一个关于土壤湿度的电子读数。该装置被发现可以在黄土和粘土样本中工作，在后者中表现出大约8分钟的响应时间。现在的计划是利用该设备的更便携版本对该技术进行实际的现场测试。Salama教授说："我们预计基于MOF的土壤湿度传感器将推动下一代土壤湿度传感器技术，提供自动化和精确的灌溉系统。"关于这项研究的论文最近发表在ACS应用材料与界面杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1348513.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1348513.htm

科学家研制出"不可能实现的"毫米波传感器

科学家研制出"不可能实现的"毫米波传感器加州大学戴维斯分校开发的毫米波雷达传感器原型能够测量极其微小的振动和运动，同时具有高能效和低成本的特点。资料来源：OmeedMomeni，加州大学戴维斯分校新型传感器采用了创新的毫米波雷达设计，能探测到比人类头发丝小一千倍的振动，以及小一百倍的目标位置变化，从而使其与世界上最精确的传感器相媲美。与同类产品不同的是，这种传感器只有芝麻粒大小，生产成本低廉，电池寿命长。电子与计算机工程系的OmeedMomeni教授及其实验室领导了这项工作。该项目由食品与农业研究基金会（FFAR）资助，旨在开发一种能够跟踪单株植物水分状况的低成本传感器。这种新型雷达是证明其可行性的必要垫脚石。这项研究成果最近发表在《电气和电子工程师学会固态电路杂志》（IEEEJournalofSolid-StateCircuits）上。毫米波是介于微波和红外线之间的电磁频率，范围在30到300千兆赫之间。它能实现快速通信网络（如5G），并因其短距离传感能力而备受青睐。但是，由于这些频率下的半导体功耗高、性能有限，因此很难使用。团队在第一年的传感器开发过程中遇到的主要问题是如何定位所需的信号源。由于噪音太大，当研究人员试图捕捉一片小叶子变薄的微妙信号时，他们的传感器被淹没了。莫梅尼说："这似乎真的不可能，因为我们所研究的噪声水平要求非常低，几乎没有信号源能够真正处理它。"他的团队指出，他们需要制造一种雷达芯片，其功能和精确度要比目前最先进的设计高出10倍--这似乎取决于未来数年后的技术进步。有时，你需要的只是一个从另一个角度解决问题的想法。王浩（HaoWang）是莫梅尼高速集成系统实验室的电气工程博士生，他在2021年毕业前参与了传感器项目。一天，王浩在与莫梅尼会面时突发灵感，想绕过技术限制：为什么不利用自身来消除噪音呢？从理论上讲，这将解决他们的传感器所面临的问题，而Wang正在为他的论文完成一个芯片设计，以实现这一目标。"这并不是凭空出现的全新概念，"王说。"这是以我们（莫梅尼实验室）多年来的研究积累为基础的，然后再进行更多的创新。"实验室迅速组装了一个原型来测试王的想法。第一次尝试就成功了。原型之所以成功，是因为它能让他们像处理一道简单的算术题一样处理传感器接收到的大量噪声，他们减去了不必要的噪声，同时保持了测量的灵敏度和数据的完整性。有了这项技术，毫米波传感器就能检测到所需的全部信息，而不会被噪声"淹没"。这一创新为传感器的高准确率提供了可能。王设计的芯片也易于生产，其独特的设计大大提高了毫米波传感器的能效。这些额外的进步可能会解决毫米波传感器面临的两个最重要的问题：高能耗和半导体晶体管在噪声、增益和输出功率方面的有限性能。随着团队对设计的不断完善和迭代，他们非常期待研究人员对其进行实验。除FFAR项目外，他们认为该技术还有望用于检测建筑物的结构完整性和改善虚拟现实，但他们相信该技术的潜力远远超出了他们的想象。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1395803.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1395803.htm

高科技量子传感器：当GPS陷入失效时继续实现高精度惯性导航

高科技量子传感器：当GPS陷入失效时继续实现高精度惯性导航量子惯性传感器是一种非凡的科学仪器，它可以测量运动，比帮助今天的导弹、无人机和飞机导航的设备要精确一千倍。然而，其精致的、桌子大小的组件阵列，包括一个复杂的激光和真空系统，基本上使该技术被禁锢在实验室的控制环境中。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1331081.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1331081.htm