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微米纳米世界里造大飞机传感器
2018年09月13日 11:04   来源:解放日报  

  越来越多功能被集成到手机中,以电子罗盘为例,它与三轴陀螺仪、三轴加速度传感器组成九轴系统,成为满足精准定位需求的关键器件。从全球导航的地磁传感器,到检测海拔气压的压力传感器,智能手机依靠各种各样的微传感器“眼观六路、耳听八方”。

  记者从今年工博会高校展区项目发布中获悉,上海交通大学正准备公开展示其微纳集成制造技术,在电子显微镜下的微米纳米世界里,不但能造出可用于手机的高度集成传感器,还能造出大飞机上的“高精尖”传感器。

  自主研发一系列高端微纳传感器

  在智慧城市中,传感器就是“五官”和“皮肤”,承担着感知并获取环境中一切信息数据的功能,并追求在更小的器件空间内集成最大的“感官功能”。作为集成电路器件的延伸,各类新型传感器芯片如微型压力传感器、加速度传感器等,通常都包含可动的微小机构,需采用先进加工手段,精度甚至达到头发丝直径的百分之一。目前,我国高价值传感器主要依赖进口,国产器件市场份额小且多处于低端。

  上海交大电子信息与电气工程学院有一支40多名师生组成的微纳集成制造技术团队,长期从事基于微机电系统(MEMS)的高性能传感器研发。团队负责人丁桂甫介绍,在传统集成电路硅材料的微加工技术之上,通过工艺兼容,合理引入金属、聚合物、陶瓷、碳基等多种类型的敏感材料和功能材料,就能丰富和发展微纳集成的技术内涵。进入学院的微米纳米加工技术国家级重点实验室,基于这样的微米纳米级“智能工厂”,各类非硅材料在传感器芯片中被高精度集成。他们率先建立多元兼容的集成制造技术体系,成功开发出一系列具有自主知识产权的高端微纳传感器。

  为航空发动机研制提供支撑

  我国大型客机C919已成功上天,但如何真正拥有属于自己的大飞机“心脏”——航空发动机,仍是摆在国人面前的一道难题。其中,对航空发动机叶片设计优化所需的高温原位检测技术,需求最为迫切。国际上主要航空发动机制造商早在上世纪80年代就开展相关研究,国内在这方面亟须突破。

  对此,上海交大微纳集成制造技术团队联合国内重要的航空发动机研制单位,将专用高端传感器的先进设计制造技术应用于高温传感器研制,重点解决耐高温合金材料的兼容集成工艺难题。双方联合攻关,对特种加工设备数十次改造,加之无数次的工艺优化实验,终于成功研制出可在发动机叶片表面上原位集成的薄膜型高温传感器,其敏感结构的厚度不及头发丝的五分之一,几乎不会对空气动力特性产生影响。其检测温度上限可达1200摄氏度,有望满足目前航空发动机研制的迫切需求。丁桂甫说:“相信随着研发深入,更高监测温度和更高稳定性的原位集成薄膜温度传感器,会为先进航空发动机研制提供支撑。”

  建专业技术俄罗斯世界杯投注平台服务社会企业

  高新技术如何推向产业应用?这支技术团队在市科委支持下建立起“非硅微纳集成制造专业技术服务俄罗斯世界杯投注平台”,面向社会开展技术。

  在一家专业从事糖尿病高端诊疗设备开发的医疗器械科技公司,微纳集成制造技术团队在其创建初期就协助完成动态血糖传感器电极初始原型的样品研制,承担了柔性电极小批量制造工艺优化和批量制造成套技术开发。他们指导企业建成投资3000万元的植入式微针电极专用生产工艺线,微针电极核心技术指标达国际同期产品的先进水平。

  目前,技术团队已申请国家发明专利100多项,其中已获授权的有60余项。(解放日报记者 徐瑞哲)


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