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風靡全球的防生傳感器是什么?

   2019-10-22 十二1018
核心提示:在未來的小型、微型甚至納米機器人中,如模擬蜜蜂、蝴蝶甚至暗螂的小型機器昆蟲將配備眾多的仿生傳感器。

什么是防生傳感器?

目前對仿生傳感器的研究尚處于初級階段其技術還在發展完善之中。機器人就是一個典型的仿生裝置。在研制機器人的過程當中科學家和工程技術人員對人的種種行為如

視覺、聽覺、嗅覺和思維等進行模擬研制出了很多能夠自動捕獲信息、處理信息模仿人類的行為裝置我們把這些裝置稱為仿生傳感器。

仿生傳感器是一種采用新的檢測原理的新型傳感器它采用固定化的細胞、酶或者其他生物活性物質與換能器相配合組成傳感器。仿生傳感器是通過研究和利用生命有機體的分子結構來設計和改進傳感器的工藝 使傳感器具有某些生物的獨特性能。這項研究工作大部分是跨學科的不但涉及基礎學科如物理化學和生物學還涉及一些專門學科如材料科學電子工程學和計算機科學等。仿生傳感器研究的目標是開發人體感覺器官的替代品其特點是能夠模擬某些生物體功能像人體感覺器官那樣工作發出信息產生響應其應用領域遍及生物醫學中人體感受器官的診斷和修復、智能機器人、食品環境大氣污染的監測、軍事安全、化學和生物武器以及反愷怖等十分廣泛的領域。

生物結構的功能是綜合性的而不是像計算機部件那樣需分別開發。仿生學工程所面臨的一個挑戰是研制綜合系統它類似于微電機系統(MEMS) 兩者 都集成了電子和機械裝置。但是MEMS是通過功能組合構成的而仿生分層系統的電子裝置是整體中不可分割的一部分。仿生結構需要用較厚的層來制造而電子裝置必須具有很精細的尺寸因此需要結合使用這兩種不同的工藝過程。

制造綜合系統就需要典人傳感器包括壓電和光學傳感器。仿生綜合系統的表面將裝備大量的傳感器用以感知周圍的環境。

科學家們正在研究為什么一種名為Melanophila的甲蟲 能遙感50千米以外森林火災引起的紅外輻射。這種甲蟲會群聚在森林火災附近在樹皮的內側產卵。研究人員發現這種甲蟲具有一種獨特的結構幫助它們探測紅外輻射。甲蟲翅膀下的磯式結構包含70個很小的洋蔥狀結構能起到紅外傳感器的作用。當適當的波長撞擊到洋蔥狀結構時它的體積增加對枕皮構成壓力近而觸發神經元促使甲蟲開始搜尋熱源。科學家們正在復制和改進這種天然的壓電晶體傳感器結構以便制造出一種無需專門冷卻可在室溫下工作的紅外探測器。勞倫斯·伯克利國家實驗室的研究人員正在研制變色傳感器當存在目標物質時傳感器由藍色變成紅色。參照細胞膜的模型可針對一種特定的生物目標設計傳感器。分子通過自組裝排列形成膜 然后用光使分子聚合物化在藍 色的模子中連接成一體。科學家們可在膜中加入蛋白質、碳水化合物或其他分子以便捆綁特定的目標物質。分子一旦識別出目標物質,膜將由藍色變成紅色 提示有目標物質存在。

化學和生物戰可能是這種傳感器的主要應用領域它在出現生物攻擊時可瞬時識別可疑的病原體食品工業也可利用它監視變質和被污染的食品。例如檢驗員只要將傳感器在肉上控一下就可探測出是否存在大腸桿菌等危險的病原體。此外還可在食品包裝袋上附上這樣的傳感器條顧客可以根據顏色的變化判斷食品是否變質。

在未來的小型微型甚至納米機器人中如模擬蜜蜂、蝴蝶甚至暗螂的小型機器昆蟲將配備眾多的仿生傳感器。

 
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