手机、电脑、智能手表等设备中，都有一种小小的元件，这种元件就是传感器，是当今科技领域最重要的创新之一。据统计，到2025年，全球将有超过400亿个传感器被使用。

传感器，顾名思义，就是能够感知外界信号的装置。它们就像我们人类的眼睛、耳朵、鼻子、舌头和皮肤一样，能够接收到光、声、气味、味道和触觉等各种信息，并将它们转换成电信号，方便我们进行处理和分析。传感器是现代科技和工程的重要组成部分，没有它们，我们就无法探索宇宙、海洋、环境和生命的奥秘。传感器的基本原理是利用物理、化学或生物学等现象，将被测量的物理量或化学量或生物量转换成电信号。

长期以来，科学家在智能传感器的探索上从未停止。今年，新型传感器陆续被研发，成果累累。

可在900℃高温下工作的新型传感器

美国科学家开发出一种新型氮化铝传感器，并证实其可以在高达900℃的高温下工作。相关研究被最新一期《先进功能材料》杂志选为封面文章。

航空航天、能源、运输和国防等关键行业需要能在极端环境下工作的传感器，以测量和监测多种因素，确保人身安全和机械系统的完整性。例如，在石油化工行业，传感器必须能在从沙漠高温到近北极寒冷的气候条件下监测管道压力；各种核反应堆在300℃—1000℃的温度范围内运行；而深层地热井的温度高达600℃。

休斯顿大学研究团队之前开发出了III-N压电传感器，该传感器由单晶氮化镓薄膜制成，但在温度高于350℃时，其灵敏度会降低。灵敏度的下降是由于带隙（激发电子并提供导电性所需的最小能量）不够宽。为此他们研制出一种氮化铝传感器，并证明其能在1000℃左右的高温下工作，这是压电传感器中最高的工作温度。

该新型传感器除了能在高温下工作外，还具有很好的柔韧性，未来可用于研制可穿戴传感器，在个人医疗和精确传感软体机器人领域大显身手。

研究团队表示，虽然氮化铝和氮化镓都具有独特而优异的性能，适用于研制能在极端环境下工作的传感器，但氮化铝提供了更宽的带隙和更高的温度范围。他们计划在现实世界的恶劣条件下进一步测试新传感器的性能，如在核电站测试其在高压下的工作潜力。

可帮助“恢复视力”的新型传感器

透过眼睛，我们看到了高清的现实世界，五彩缤纷。这主要源于人眼的视网膜中含有对红、绿、蓝光敏感的锥状细胞，以及一个神经网络在信息传输到大脑之前对我们所看到的东西所进行的处理。据最新研究消息，美国宾夕法尼亚州立大学的科学家们模仿人眼的视网膜设计，开发出了一种新型的图像传感器，它能够对红、绿、蓝三种颜色的感知和神经网络进行处理，以致可以在没有滤镜的情况下产生高质量的图像。

为了在新型传感器中实现仿人眼的效果，科学家们使用了窄带钙钛矿光电探测器。所谓光电探测器是一种能够将光能转化为电信号的器件，对于相机和许多其他光学技术都是必不可少的；窄带光电探测器则能够专注于光谱中的单个部分，比如构成可见光的红、绿、蓝三种颜色。该设备模仿了人类的锥状细胞，并将其连接到一个类神经算法，模仿人类的神经网络，来处理信息并重建图像。

“我们找到了一种新颖的技术方法来设计钙钛矿材料，使其只对一种波长的光敏感。”据研究人员介绍，他们制造了三种不同的钙钛矿材料，分别只对红色、绿色或蓝色有反应。这将绕过现代相机中使用的滤镜，归避了因滤镜而降低分辨率、增加制造复杂度和成本的问题。据科学家们介绍，相机中的硅光电探测器能够吸收光线，但不能区分颜色。当光线被过滤时，会有一些信息丢失，而这可以通过研发过程中的技术设计来避免。所以，该研发成果代表着未来的相机感应技术，可以帮助人们获得更高的空间分辨率。”

钙钛矿材料的使用，则让这些新设备在吸收光线时还能产生电力，这将为无电池相机技术开辟道路。“只要你在上面照射光线，它就会产生电流。”项目组博士后Luyao Zheng说，“像人们的眼睛一样，不需要施加能量即可捕捉来自光线的信息。”这项研究还将引发人工视网膜生物技术的发展，而基于这项技术的设备将有可能取代我们眼睛中死亡或受损的细胞，从而恢复视力。

可检测大脑深处光线的新型传感器

数百年来，科学家们一直在使用光来研究活细胞。但由于生物材料对光的吸收和散射，只允许科学家观察细胞内部和薄片组织，在深层组织和其他不透明环境中对光进行成像非常困难。近期，麻省理工学院和纽约大学的研究团队，联合开发了一种新型传感器克服了这一障碍，其通过将光信号转换为磁共振成像（MRI）可以检测到的磁信号，实现脑组织深处光分布的表征。研究成果发表在《Nature Biomedical Engineering》期刊。

研究人员首先制造了光敏MRI探针，具体方法是将磁性颗粒包裹在称为脂质体的纳米颗粒中，该脂质体由先前开发的特殊光敏脂质制成。进一步的研究表明，当这些脂质暴露在紫外光下时，脂质体变得更容易渗透水，从而使内部的磁性颗粒与水进行相互作用，并产生可通过MRI检测到的信号。当其再次暴露在蓝光下时变得不透水，则无可检测的信号产生。接下来，研究人员将纳米颗粒注射到存活大鼠的大脑中，研究结果表明，在光敏纳米颗粒探针存在的情况下，可以使用MRI来绘制脑组织中光的空间分布。

这项研究设计的新型MRI传感器，实现了大脑光子检测，为光子和质子驱动的神经影像学研究开辟了一条新的途径。

可预判物体移动轨迹的新型传感器

日前，从外媒获悉，美国阿尔托大学（Aalto University ）研发了一款新型仿生传感器。据悉，该新型仿生传感器不仅可以识别视频单帧中移动的物体，最重要的是其能够成功预测物体将移动到哪里。

准确检测运动和预测物体的位置对自动驾驶技术和智能交通至关重要。自动驾驶汽车需要准确预测汽车、自行车、行人和其他物体的移动方式，以指导其决策。通过在光调制器阵列中添加机器学习系统，研究人员表明，他们的集成系统可以基于全信息帧的传感器内处理来预测未来的运动。“我们紧凑的传感器内存和计算解决方案为自主机器人和人机交互提供了新的机会。我们在使用光调制器的系统中获得的帧内信息避免了冗余的数据流，从而实现了实时的节能决策。”

就目前来看，运动探测系统需要很多组件和复杂的算法来进行逐帧分析，不仅效率低下而且能耗较大。但是这款新型仿生传感器的发布，将成为动态视觉传感器、自动检测、工业过程控制、机器人引导和自动驾驶技术等领域内一款有价值的工具。

随着信息时代的到来,传感器技术已经成为信息社会的重要技术基础，而且努力朝着智能化、微型化、多参数、可遥控和无创检测等方面发展，成为促进现代工业发展的重要推动力。相信未来传感器在不断提高其科技含量的同时，应用也将越来越广泛。

文章来源： 科技部网站，根新未来，极目新闻，宇宙观察室