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一支汇聚了四大洲57家研究机构100多位专家的国际团队，合作撰写了“下一代可打印电子材料传感器路线图”(Roadmap on Printable Electronic Materials for Next-Generation Sensors)，该路线图最近发表在IOP出版社期刊Nano Futures上。他们的目标是通过推动可打印传感器技术，助力迈向“可持续的智能世界”。通过赋予日常物品和环境传感能力，这些技术可能会在推动可持续发展和提升我们的生活质量方面发挥重要作用。 通过提供来自我们周围世界的实时数据，传感器可以帮助人们就如何使用资源以及改善家庭、城市、环境、安全、医疗保健等方面做出更明智的决策。 该路线图的首席作者、加拿大西蒙弗雷泽大学的 Vincenzo Pecunia 教授表示：“传感器确实可以通过无数种方式帮助我们让生活变得更轻松、更可持续。” 他指出：“例如，传感器可以实现更安全的医疗检查和有针对性的医疗保健，帮助农民提高产量，通过准确的食物腐败检测来减少食物浪费，以及尽早发现野火从而防止其灾难性的后果。” 在这份全球路线图中，国际专家团队深入探讨了 44 种可打印传感器技术的现状和未来趋势，这些技术可以对光、辐射、力、温度、气体、化学物质和生物物质等多种刺激做出响应。   “全球路线图”的首席作者、加拿大西蒙菲莎大学Vincenzo Pecunia教授   实现所有这些应用的关键，在于传感器的大规模普及，从而生成大量关键性数据。这意味着科学家们需要致力于研发易于制造、低成本的传感器技术。 Pecunia教授指出：“基于可打印材料的传感器提供了一个理想路径，因为它们可以在室温下使用简单的印刷和涂层方法制造，且能耗非常低。”可用于制造此类传感器的可打印材料包括有机半导体、钙钛矿、石墨烯、以及各种纳米材料。 相比之下，当今常用的传感器通常采用成本高昂、碳足迹大的技术制造，往往需要高达1,000摄氏度以上的温度。这种传统传感器的成本和碳足迹限制了它们在大规模普及的可能性，而大规模普及是实现广泛应用和影响的必要条件。 尽管可打印传感器技术前景广阔，但全球路线图的作者们指出，需要克服这条路径上的剩余障碍，并致力于释放这些技术的全部潜力。他们的最终目标是通过该路线图催生可打印传感器技术的进一步研究，推动我们迈向造福全人类的绿色传感器革命。 以下是为“全球路线图”做出贡献的部分知名专家对具有代表性的可打印传感器技术的更深入见解：   华中科技大学唐江教授   华中科技大学唐江教授在全球路线图中贡献了 “基于卤素钙钛矿的X射线探测器”章节。唐江教授指出：“卤素钙钛矿可通过刮涂法、喷涂法等印刷技术完成大面积制备，直接与后端读出阵列集成，实现高灵敏度、高空间分辨率的X射线平板探测器。尽管卤素钙钛矿在X射线面阵探测上展现出了良好的应用前景，但目前仍存在许多挑战，包括最优材料组分探索、多晶膜密度优化、器件暗电流抑制、响应速度提升和电路集成等”。     南京理工大学李宁教授     美国加州大学圣地亚哥分校吴子雅教授   南京理工大学李宁教授与美国加州大学圣地亚哥分校吴子雅教授贡献了关于“可打印近/短波红外有机光电探测器”的章节。李宁教授与吴子雅教授指出：“溶液法制备的有机半导体具有吸收系数高、机械性能好、生物兼容性佳等优势。近红外波段的有机光电探测器发展迅速，但是在具有重要应用价值的短波红外波段，其性能仍然不尽人意。主要原因是短波红外有机半导体的窄带隙加剧了噪声生成以及光生载流子复合。因此，需要从材料和器件工程方面入手，系统研究载流子产生、输运、复合等过程”。     加拿大滑铁卢大学李玉宁教授   加拿大滑铁卢大学李玉宁教授贡献了关于“基于共轭聚合物的温度传感器”的章节。李玉宁教授指出：“基于共轭聚合物的温度传感器在可穿戴电子设备、电子皮肤、生物医学设备和食品包装等领域展现出巨大潜力。随着新型共轭聚合物材料、基板和制造技术的不断发展，这种创新型温度传感器有望很快被广泛采用”。 文章介绍 Roadmap on Printable Electronic Materials for Next-Generation Sensors Vincenzo...

特刊详情 客座编辑 Edo Abraham，荷兰代尔夫特理工大学 Edward Byers，国际应用系统分析研究所 Simon Parkinson，国际应用系统分析研究所 Zarrar Khan，美国太平洋西北国家实验室   主题范围 The world’s energy, water, and land systems are in transition and rapidly integrating, driven by forces such as socioeconomic, demographic, climatic, and technological changes as well as policies intended to meet Sustainable Development Goals (SDGs) and other societal priorities. These dynamics weave across...

我们汇总了Materials Research Express（MRX）期刊编委在MRX期刊上发表的优秀文章，这些文章体现了期刊的高质量和创新性。 感谢所有编委、作者和审稿人对MRX期刊的支持！希望您喜欢阅读这一合集。 文章精选 Helium bubble size effects on the surface morphological response of plasma-facing tungsten Omeet N Patel et al 2023 Mater. Res. Express 10 076513   Freeze–thaw hydrogel fabrication method: basic principles, synthesis parameters, properties, and biomedical applications William Xaveriano Waresindo et al 2023 Mater. Res. Express 10 024003   Effect of electrokinetic treatment time on energy consumption and salt ions removal from clayey...

IOP出版社每月从年度重点期刊中精选两个主题的研究文章供大家阅读，本月的主题为Decarbonisation和Environmental Justice。这些文章体现了IOP期刊的高质量和创新性，并呈现了一些受关注的研究工作。欢迎大家阅读下载！ 您可以扫描下方二维码，查看IOP出版社环境及能源研究领域的最新资讯；还可以点击此处链接，订阅该领域的最新研究进展以及相关期刊的最新信息。 精选文章 Decarbonisation Environmental Research Letters Coal transitions—part 1: a systematic map and review of case study learnings from regional, national, and local coal phase-out experiences Francesca Diluiso, Paula Walk, Niccolò Manych, Nicola Cerutti, Vladislav Chipiga, Annabelle Workman, Ceren Ayas, Ryna Yiyun Cui, Diyang Cui, Kaihui Song, Lucy A Banisch, Nikolaj Moretti, Max...

本篇研究来自浙江大学钱超、陈红胜课题组。本研究使用级联超表面的空间复用加密技术，将密码图像和相应的解密密钥传输到每个用户唯一的空间全息图坐标，确保多个用户同时访问独立的加密信息。该研究突出了级联超表面在空间复用加密中的潜力，为大容量光学信息加密铺平了道路。 文章介绍 Spatial multiplexing encryption with cascaded metasurfaces Zhixiang Fan, Yuetian Jia, Hongsheng Chen（陈红胜） and Chao Qian（钱超） 通讯作者： 陈红胜，浙江大学 钱超，浙江大学   研究背景： 近年来，基于光学超表面的全息成像已崭露头角，为光学加密和信号处理提供了多功能物理平台。通过精心设计超表面的单元结构和空间分布，利用偏振、入射角、波长和轨道角动量（OAM）等光学特性开发了多种全息加密技术，显著提升了信息加密的容量和安全性。但是，高信息通道容量是个永无止境的目标。在无线通信中，空间复用被广泛采用，其原理是通过从每个传输天线发送不同的信号以提高数据传输速率。在光学加密领域，这种方案尚未被充分研究。   研究内容： 研究团队提出了一种基于级联超表面的空间复用全息术用于光学加密，能够在任意空间位置自由编码不同的密钥和秘密信息。加密过程中，加密信息通过Arnold变换进行编码，并使用最低有效位隐写术将其加密为不相关的图片，并随后生成与图片关联二维码。在解密过程中，则需要获取二维码和Arnold变换中的解码参数，共同恢复原始信息。研究团队在级联超表面平台上以光学方式实现上述过程，对于每个用户，二维码和解码参数显示在不同的三维位置。作为演示，同时实现了六个用户通道的光加密。 该框架无缝集成了超表面全息和光学加密，实现了不同加密过程中超表面的复用，并实现了低成本器件和低复杂度的安全加密。该技术具有显着的优势：创新的加密技术、高集成度、高设计灵活性、有效的数据传输和多用户访问。此外，级联超表面可以与其他复用技术无缝集成，增强加密框架的通用性和适用性。这些发现凸显了级联超表面作为各种频率范围内光学加密的有前途的平台的潜力。 级联超表面空间复用加密原理图 作者介绍 钱超  助理教授 浙江大学 钱超于2020年在浙江大学获博士学位。目前是浙江大学浙江大学伊利诺伊大学联合学院的助理教授。研究兴趣包括超材料、电磁散射、深度学习和智能电磁器件。   陈红胜  教授 浙江大学 陈红胜于2005年在浙江大学获博士学位。目前是浙江大学信息与电子工程学院长江学者特聘教授。研究兴趣包括超材料、隐身斗篷、变换光学以及电磁学的理论和数值方法。 期刊介绍 Journal of Optics 2022年影响因子：2.1  Citescore: 4.1 Journal of Optics（JOPT）出版光学方面的实验和理论研究论文，研究领域包括：纳米光子学和等离激元光子学；超构材料和结构化光子材料；量子光子学；生物光子学；光与物质的相互作用；非线性和超快光学；光的传播、衍射和散射；信息和通信光学；集成光学；光伏和能量收集。除原创性研究外，JOPT还出版专题综述，为研究人员带来高质量的内容。所有JOPT文章还提供HTML阅读模式，方便研究人员使用手机或平板进行阅读。

本篇研究来自上海交通大学曾贵华、黄鹏与东华大学蒋学芹联合课题组。在连续变量量子密钥分发系统中，协商速率及效率直接影响系统安全码率。文章提出了基于改进型Raptor码的自适应协商协议，去除了LDPC预编码，降低了连续变量量子密钥分发系统信息协商的复杂度，并具有更高的协商效率。使信息协商在低于-20dB信噪比下达到了98.1％的协商效率，对实现兼具高密钥率和远远距离的量子密钥分发具有重要意义。 文章介绍 Low-Complexity Adaptive Reconciliation Protocol for Continuous-Variable Quantum Key DistributionXue-Qin Jiang（蒋学芹），Shengyuan Xue（薛胜元），Jiahao Tang（唐佳昊），Peng Huang（黄鹏），Guihua Zeng（曾贵华） 通讯作者： 黄鹏，上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，量子感知与信息处理研究所，合肥国家实验室   研究背景： 连续变量量子密钥分发（CV-QKD）系统涵盖了量子信息传输与数据后处理两大核心环节。在数据后处理中，高效的协商速度以及速率对于提升安全码率而言具有举足轻重的作用。要实现这一目标，我们可借助高性能的纠错码进行协商。Raptor码以其卓越的纠错性能和高效率协商能力，成为理想的纠错码候选者。其结构包括外部预编码和内部LT码两部分。在预编码阶段，我们采用高速低密度奇偶校验（LDPC）码对原始密钥信息位进行预处理，确保信息在进入内部LT码之前得到优化。LT码的输出则是基于度分布随机生成的，无需设计特定的校验矩阵，这大大简化了编码过程。然而，LDPC预编码过程中涉及二进制序列与高密度LDPC生成矩阵的乘法运算，其复杂度随着码字长度的增长而急剧上升。特别是在低信噪比环境下，这种复杂度的增加使得LDPC预编码在实际应用中显得不切实际。这一问题直接限制了协商的速率，进而影响了CV-QKD系统的整体性能以及成本复杂度。因此，如何在保持高效率的同时降低编码的复杂性，成为我们当前面临的重要挑战。   研究内容： Raptor码的思想是在LT编码之前，通过LDPC码对二进制随机序列进行预编码。本文提出的协议用计算校验子替代了预编码，使用长度为l的随机二进制序列作为LT变换的输入，而先前的基于Raptor码协议使用由LDPC码编码的长度为k的随机二进制序列作为LT变换的输入，其中k<l。因此，所提出协议中原始密钥的长度更长。 计算校验子需要将随机二进制序列乘以一个低密度奇偶校验矩阵，而不是LDPC预编码中所需的高密度生成矩阵，这降低了Bob端计算复杂度，如图1所示。 图1 LDPC编码和计算校验子的复杂度对比图 此外，本协议通过改进的Raptor码实现了更高的协商效率，具有更好的纠错性能，从而实现更高的密钥率。如图2所示本协议在协商FER为0.99时可以实现98.1%的协商效率，理论传输距离超过标准单模光纤165公里。综上，本协议具有比传统基于Raptor的多维协商协议更高密钥率的和更少的硬件成本。 图2 最终密钥率vs距离仿真图 作者介绍 黄鹏，上海交通大学副研究员，博士生导师。研究领域为连续变量量子保密通信。主持国家自然科学基金、GF863及上海市市级重大专项等项目10余项。在Photonics Res., New J. Phys.等著名期刊上发表SCI论文100余篇，引用2900余次，H指数28，申请美国及中国发明专利70余项，担任SCI期刊Symmetry主题编辑、Mathematics客座编辑，并获得湖南省自然科学二等奖两项。 期刊介绍 Quantum Science and Technology 2022年影响因子：6.7  Citescore：11.6 Quantum Science and Technology（QST）是一本多学科、高影响力的期刊，致力于出版涵盖所有量子技术科学和应用的高质量和重要的研究。QST涵盖应用数学、凝聚态物质、量子光学、原子物理和材料科学的各个领域，并涉及到化学、生物学、工程学、计算机科学和机器学习。除了定期的原创研究外，QST还出版专题综述和征集热点问题文章的特刊，从而对该领域最新和最有趣的研究进行概述。

本篇研究来自上海理工大学朱志刚课题组。在本文工作中，作者通过溶热法合成了双金属金属有机框架（MOFs）–Cu/Co=1:1，并通过煅烧得到了CuO/Co3O4复合材料，表现出低工作温度（40 °C）、高响应（对10ppmH2S响应196.3）、低检测下限（300ppb）等气敏性能。同时从p型CuO和p型Co3O4之间形成p-p异质结的角度深入探讨了气体传感机制。 文章介绍 Preparation of a high-performance H2S gas sensor based on CuO/Co3O4 composite derived from bimetallic MOF Zhanhong Li, Xu Wang, Yu Yao, Jiangang Xin, Lili Xie, Yutong Han and Zhigang Zhu（朱志刚） 通讯作者： 朱志刚，上海理工大学   研究背景： 金属有机骨架(MOF)是一种高度有序的晶体配位聚合物，由金属离子与有机配体的配位形成。HKUST-1（Cu-MOF）具备MOFs材料的结构优势，拥有良好的机械性能和对称性，具备良好的八面体形貌，即使在280°C高温下煅烧也能保持其骨架结构以及拥有大量的空缺金属位点，但由于纯相金属氧化物的工作温度高，响应低，使得亟需开发一种高响应的低能耗气体传感材料。大量研究表明，将气敏材料与金属氧化物复合可以使材料表面变得更加粗糙，粒径减小，并且伴有p-n异质结的生成，能够大大增强气敏材料的传感性能。 研究内容： 上图是煅烧Cu/Co-MOF得到的CuO/Co3O4复合材料的SEM图像。如图所示，如果Cu和Co的摩尔比为1:3或1:2，复合材料呈球形，不能保持八面体形状，当Cu和Co的摩尔比为1:1时，Cu/Co-MOF复合物是一个表面粗糙的八面体，大小约为5μm，如果将Cu和Co的摩尔比进一步降低到1:0.5或1:0.33，其中一些复合材料可以保持八面体形态，而一些复合材料则开始塌陷。之后对材料进行EDS测试，结果表明CuO/Co3O4复合材料表面的八面体形状均匀分布着Cu、Co和O元素。 该复合材料在低至40°C的工作温度下对H2S具有高响应，并且在该工作温度下对目标气体显示出高选择性。在动态响应曲线中，可以看出材料在300ppbH2S气氛下仍具有5.91的响应。 CuO/Co3O4复合物气敏性能主要是因为以下几个原因：(1) p型半导体气体传感器通过半导体材料表面的气体吸附/脱附引起电阻变化;(2) Co3O4与CuO之间相互作用，且两者之间形成p-p异质结提高了气体传感器的气敏性能; (3)CuO可与H2S气体发生反应，从而引起电阻变化。 基于Cu/Co-BTC制备的CuO/Co3O4复合材料传感器具有高灵敏度，出色的选择性，较低的检测限和在较低的工作温度下具有良好的重复性。这项工作为设计和制造在低工作温度下工作的高性能传感器提供了重要指导。 作者介绍 朱志刚  教授 上海理工大学 朱志刚，上海理工大学健康科学与工程学院教授，上海市东方学者、曙光学者，博导，先后担任上海第二工业大学校学术委员会委员（2014-2019）、校学位评定委员会委员（2014-2019）、获得英国皇家学会国际研究员、美国Drexel大学访问教授，江苏大学材料学院兼职教授等称号，目前是国际刊物Frontier in Materials（IF=3.985）和Nanofabrication副主编、上海金属编委、国际电化学会会员、中国电子学会/微纳米技术协会高级会员、中国仪器仪表学会传感器分会理事。2005年以来在JMCA, ACS Sensor, SAB等重要刊物上发表论文90余篇（H-index=26），其中被SCI收录70篇（中科院一区20篇，二区24篇，ESI高被引3篇，IF>6的文章22篇），论文被引用超过2600次，单篇最高被引363次。申请发明专利20余项，其中被授权9项。积极参加各种国内外学术会议，其中特邀报告10次，分会场主席5次，组委会/顾委会委员5次。主持国家自然科学基金面上项目、上海科委基础研究重点项目、国家外专局、国家中医药管理局等项目。 期刊介绍 Nanotechnology 2022年影响因子：3.5  Citescore：6.7 Nanotechnology（NANO）创刊于1990年，是第一本纳米科研和技术领域的专业期刊。NANO发表纳米技术研究发展前沿的高水平研究论文及纳米研究进展的综述，主要集中在纳米能源、生物和医学、电子和光子、图案和纳米加工、传感和驱动、材料合成和材料性能等领域。

本篇研究由中国人民大学张威等人完成。该实验工作在囚禁离子系统中仅利用一对测量首次观察到量子力学对联合实在性的违背。基于最简单的量子比特系统，证实了即使在更宽松的操作完备性假设下，量子系统中的一对测量也不能同时拥有预先存在的测量结果，进一步丰富了对量子力学基本理论的理解，并推动量子信息技术的物理实现。 文章介绍 Experimentally ruling out joint reality based on operational completeness Qiuxin Zhang (张球新), Yu Xiang (项玉), Xiaoting Gao (高小婷), Chenhao Zhu (朱晨昊), Yuxin Wang (王玉欣), Liangyu Ding (丁亮宇), Xiang Zhang (张翔), Shuaining Zhang (张帅宁), Shuming Cheng (程书明), Michael J. W. Hall, Qiongyi He (何琼毅) and Wei Zhang (张威) 通讯作者： 张帅宁，中国人民大学/北京量子信息科学研究院 张威，中国人民大学/北京量子信息科学研究院   研究背景： 两个可观测量同时拥有预先存在的测量结果被称为联合实在性。量子力学是否允许该现象的存在是一个重要的基础问题，也是其不同于经典理论的显著特征之一，最早由爱因斯坦等人于1935年提出。随着理论及实验技术的不断发展，研究者已经在各类不同假设下观察到了量子力学对联合实在性的违背，其中最典型的例子就是定域假设下的贝尔不等式可被一对具有纠缠的量子系统打破。对于最小的二维量子比特系统，以往的研究则要求至少使用三个测量并且在较强的非互文假设下才能观察到违背，对实验要求高。因此，如何使用更少的测量且在更宽松的假设下排除联合实在性存在的可能，不仅涉及量子物理基本问题的研究，对推动量子信息技术的实用化进程也具有重要意义。...

我们代表Smart Materials and Structures（SMS）期刊主编Alper Erturk以及执行编委会很高兴地宣布，2023年SMS期刊“青年领军人”的获奖者为Shiyang Tang博士，以表彰他在可拉伸导电复合材料方面的杰出工作。 同时也非常感谢其他候选人对SMS期刊的支持！这些研究文章展示了这一代研究人员所做的优秀研究工作，我们很自豪能够支持这些职业生涯早期的研究人员。 >>欢迎您此处链接，查看2023年SMS期刊“青年领军人”特刊文章。 作者及文章介绍 Shiyang Tang Dr Shiyang Tang is a lecturer in the School of Engineering at the University of Birmingham, UK. He earned his BEng (1st-class honours) in electrical engineering and PhD in MEMS from the Royal Melbourne Institute of Technology, Australia, in 2012 and 2015, respectively. Dr...

本篇研究来自大连理工大学韩宝国和香港理工大学丁思齐课题组。本文全面地综述了SSUHPC的材料组成、力学性能、自感知性能及其机制、工程应用、以及潜在挑战和应对策略。 文章介绍 Self-sensing ultra-high performance concrete: a review Yixuan Guo(郭逸萱), Dongyu Wang（王董雨）, Ashraf Ashour, Siqi Ding（丁思齐） and Baoguo Han（韩宝国） 通讯作者： 丁思齐，香港理工大学 韩宝国，大连理工大学   研究背景： 超高性能混凝土（UHPC）是通过提高混凝土组分的细度和活性并采用热养护促进水化反应改善水化产物的组成与结构，最大程度地减少其内部的缺陷，从而达到高均匀性和密实性以及强水泥基体-骨料界面结合；另外同样重要的是，UHPC的制备中采用钢纤维而改善水泥基材料性脆易裂、抗拉性能低、抗冲击性差等天然不足。由于上述机制，UHPC具有高性能特征，包括优异力学、耐久和工作性能，同时具备发展自感知性能的原材料组成“基因”。自感知超高性能混凝土（SSUHPC）不仅可拓展传统UHPC的性能，而且应用其可实现UHPC结构的原位自监测而为提升结构安全性和服役寿命提供保障。本文全面地综述了SSUHPC的材料组成、力学性能、自感知性能及其机制、工程应用、以及潜在挑战和应对策略。   研究内容： 1.系统综述了自感知超高性能混凝土（SSUHPC）的现有研究现状； 2.简要分析了超高性能混凝土（UHPC）组成-工艺-结构-性能特点及应用其发展SSUHPC的“材料基因”优势（钢纤维不仅具有优异的力学性能，而且具有优异的导电性能，并由于一维的空间形态效应可在UHPC内部形成广泛的分布；此外，UHPC制备不使用粗骨料，这可避免导电混凝土中导电通路被大尺寸骨料截断的问题；另外，UHPC的高致密结构和高性能特征有利于保障自感知性能的长期稳定性）； 3.细致介绍了SSUHPC的组成，主要是SSUHPC基体材料组成和各种有效的功能填料理化特征； 4.全面概括了SSUHPC的力学性能，主要是抗压性能以及抗拉/抗弯性能； 5.深入分析了SSUHPC在不同荷载（包括压缩、拉伸和弯曲等）作用下的自感知行为及其机理； 6.详细总结了SSUHPC目前科学研究和工程应用发展面临的挑战，并提出了具体的解决策略和发展路线图。 作者介绍 丁思齐  研究助理教授 香港理工大学 丁思齐，香港理工大学研究助理教授。主要研究领域包括微纳复合填料制备技术、纳米工程化水泥基复合材料以及智能材料与结构等。   韩宝国  教授 大连理工大学 韩宝国，大连理工大学教授。主要研究领域包括自感知混凝土及其智能结构、智能与多功能混凝土及其可持续基础设施、纳米工程化水泥基复合材料等。 期刊介绍 Measurement Science and Technology 2022年影响因子：2.4  Citescore：3.9 Measurement Science and Technology(MST)涵盖整个测量科学和传感器技术的理论、实践和应用，包括：精密测量和计量学；传感器和传感器系统；光学和激光技术；流体；成像；光谱学；材料和材料加工；生物、医学和生命科学；环境和大气；新型仪器系统和组件。MST还出版专题综述和特刊。

本篇研究来自西南交通大学苗鸿臣课题组。本文结合超材料调控弹性波相位的思想以及压电材料力电转换的特性，提出了一种由压电晶片与人工超构层组成的超构换能器。该换能器可以实现单一成分零阶水平剪切导波（SH0波）的定向激励与接收，避免了传统相控阵方法所依赖的延时电子器件，为无损检测和结构健康监测中超声导波的定向激励与接收提供了一个低成本方法。 文章介绍 Metasubstrate-based SH guided wave piezoelectric transducer for unidirectional beam deflection without time delay Hongchen Miao（苗鸿臣） and Yuehao Du 通讯作者： 苗鸿臣，西南交通大学   研究背景： 在武侠小说中，武功高强之人能够利用内力控制音波的传播方向，使其发出的声音只能被特定的一个人或者几个人接收，而在场其他人无法知道对话内容，这种功夫叫“传音入密”。在超声无损检测和结构健康监测领域，沿特定方向激励单一成分的导波（即“传音入密”），可以有效减少非缺陷散射体引起的噪音信号，对缺陷信号的高效解析具有重要意义。当前超声导波的定向激励通常由二维相控阵来实现，然而相控阵方法对阵元之间的均一性要求高，且需要昂贵复杂的电路提供时间延迟。因此，本文拟通过器件设计，实现通过单一换能器定向激励和接收单模态导波的目的，克服传统相控阵方法对阵元均一性要求高和成本高的问题。   研究内容： 本文提出的超构换能器由压电晶片和人工超构层构成，如图1所示。压电晶片在电场激励下通过逆压电效应在超构层中形成类SH0波，超构层提供SH0波在板中沿特定方向传播所需要的相位梯度，从而实现板结构中SH0波的定向激励。根据波的互异性原理可知，该换能器作为传感器时亦具有指向性。 图1 超构换能器结构及工作原理 本文首先通过理论建模对换能器的声场进行了预测，并以此进行了参数优化设计。在此基础上，对设计的超构换能器的性能进行了有限元仿真和实验测试验证，结果如图2和图3所示。结果表明，作为发射器时，该换能器能够在宽频范围内（270kHz-350kHz）沿单一方向激励单一成分的SH0波；作为传感器时，该换能器亦只对设计方向入射的SH0波敏感。 图2 超构换能器的仿真声场 图3 实验测量的超构换能器声场 与传统的相控阵方法相比，本文所提出的换能器所有压电晶片由同一个信号源同时触发，不要额外的时间延迟，从而避免了昂贵的延时电路。同时，该超构换能器可克服结构健康监测中换能器阵列因粘接质量差异难以保证阵元均一性的问题，从而在结构健康监测和无损检测中具有可观的应用前景。 作者介绍 苗鸿臣  副教授 西南交通大学 苗鸿臣，西南交通大学力学与航空航天学院副教授、博导、院长助理，中国科协青年人才托举工程项目入选者，四川省“千人计划”特聘专家。主要从事波动力学和超声智能监测技术研究，在MSSP, JSV, IJMS等期刊发表论文40余篇, SCI他引600余次，申请或授权发明专利8项，软件著作权2项。担任《Smart Materials and Structures》和《Sensors》期刊客座编辑。 期刊介绍 Smart Materials and Structures 2022年影响因子：4.1  Citescore：7.5 Smart Materials...

Journal of Micromechanics and Microengineering（JMM）“青年领军人”（Emerging Leaders）精选特刊的目的是表彰这些研究领域的顶尖青年科学家，我们邀请了一些倍受认可的职业生涯早期研究人员向这一特刊投稿。这些原创研究文章涵盖JMM期刊的各个领域，包括：MEMS/NEMS，传感器，微/纳米流体，芯片实验室，生物医学系统和设备以及柔性/可穿戴电子产品等主题。 在此，我们很荣幸地宣布JMM期刊2023年“青年领军人”（Emerging Leaders 2023）的获奖者为Hanna Cho。以下是她的获奖感言： “I am thrilled and deeply honoured to receive the JMM Emerging Leaders Award. This recognition validates our dedication to advancing MEMS technology. Our paper represents a significant part of our journey in exploring the intricate dynamics of nonlinear MEMS resonators. Our work aims to broaden...