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苯系物（苯、甲苯、二甲苯等）的污染極大地威脅到人體的健康和生命安全，迫切需要高效、低成本苯系物氣體傳感器。然而，苯系物由于化學(xué)鍵較強(qiáng)而導(dǎo)致傳統(tǒng)的半導(dǎo)體氣敏材料難以對其高效檢測。本成果利用“催化-氣敏”串聯(lián)策略，通過設(shè)計(jì)CeO2/ZnO雙層結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體氣敏材料對苯系物高效檢測。

本研究以多元低維碳材料為發(fā)熱主體，構(gòu)建由不同形態(tài)的碳材料之間協(xié)同作用，搭建三維立體載流子傳輸通道的水性電熱油墨體系。通過理論分析與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相結(jié)合的方式，揭示導(dǎo)電填料的微觀形貌、粒徑、導(dǎo)電性以及流變性與油墨電熱性能的關(guān)聯(lián)關(guān)系。 一、項(xiàng)目分類 顯著效益成果轉(zhuǎn)化 二、成果簡介 創(chuàng)新性： 本研究以多元低維碳材料為發(fā)熱主體，構(gòu)建由不同形態(tài)的碳材料之間協(xié)同作用，搭建三維立體載流子傳輸通道的水性電熱油墨體系。通過理論分析與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相結(jié)合的方式，揭示導(dǎo)電填料的微觀形貌、粒徑、導(dǎo)電性以及流變性與油墨電熱性能的關(guān)聯(lián)關(guān)系。根據(jù)發(fā)熱器件的實(shí)際使用需求，指導(dǎo)油墨配方的調(diào)整，明確提高電熱轉(zhuǎn)化效率的關(guān)鍵因素，并以此為指導(dǎo)得到高電熱轉(zhuǎn)化效率、低成本、低功耗、可大規(guī)模生產(chǎn)制備的碳系水性電熱油墨。 先進(jìn)性： 進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，國內(nèi)外許多公司和科研機(jī)構(gòu)都致力于研發(fā)低成本高電熱效率的電熱膜，快速的加熱性能和低驅(qū)動電壓是其核心目標(biāo)；大規(guī)模低成本的制備工藝、均勻的加熱分布、電熱膜的耐用性及其規(guī)模化生產(chǎn)仍然是一個挑戰(zhàn)；良好的柔韌性以及動態(tài)穩(wěn)定性是實(shí)現(xiàn)其大范圍應(yīng)用的關(guān)鍵；環(huán)保無毒害是未來發(fā)展的必然趨勢。針對上述問題，本項(xiàng)目構(gòu)建了一種多元碳體系水性電熱油墨。該油墨以水為溶劑，炭黑、納米級石墨片、少層石墨烯和碳納米管等碳系材料作為導(dǎo)電發(fā)熱填料，水性樹脂作為連接料，利用不同形態(tài)碳材料之間的橋接效應(yīng)和協(xié)同作用，降低電熱油墨的滲流閾值并提升電加熱性能。該電熱油墨具備低功耗、低成本、低單位面積使用量的特性。研究了碳材料本身的結(jié)構(gòu)和性能、不同配合體系油墨的導(dǎo)電、導(dǎo)熱機(jī)理，優(yōu)化制備方法，形成高電熱轉(zhuǎn)化效率、適用于各種復(fù)雜場景使用的多元碳體系電熱油墨，具有較高理論和實(shí)踐意義。 獨(dú)占性 針對目前市場上的碳體系電熱油墨工作電壓高（220 V）、實(shí)際電熱轉(zhuǎn)化率低、功耗大、發(fā)熱性能難以滿足復(fù)雜多變的應(yīng)用場景、難以規(guī)模化生產(chǎn)等問題。本項(xiàng)目擬以低成本、大規(guī)模制備、高電熱轉(zhuǎn)化效率、綠色環(huán)保為目標(biāo)，構(gòu)建多元碳體系電熱油墨。利用機(jī)器學(xué)習(xí)方法揭示額定條件下油墨的電熱轉(zhuǎn)化效率與體系中碳材料的形貌結(jié)構(gòu)、碳材料與連接劑和分散劑等的配比以及制備工藝之間的關(guān)聯(lián)性；探討界面處發(fā)生的各種熱力學(xué)和動力學(xué)問題；研究多元碳材料之間的協(xié)同作用。構(gòu)建了在24 V~220 V條件下均可使用且能量內(nèi)耗低、電熱轉(zhuǎn)化效率大于90 %、油墨用量少的環(huán)保性碳系水性電熱油墨。并實(shí)現(xiàn)絲網(wǎng)、凹版一次印刷即可滿足24 V工作電壓的使用需求，提高了生產(chǎn)效率，拓寬了應(yīng)用范圍和領(lǐng)域。

本實(shí)用新型涉及一種智能茶園自動灌溉系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于電子技術(shù)、通訊和傳感器技術(shù)設(shè)計(jì)，通過多深度土壤水分傳感器、光照度傳感器以及空氣溫濕度傳感器監(jiān)測茶樹的生長環(huán)境狀態(tài)，由CPU采集、處理數(shù)據(jù)信息，并及時(shí)做出合理的灌溉決策，實(shí)現(xiàn)智能自動灌溉。環(huán)境參數(shù)可由液晶屏實(shí)時(shí)顯示或通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至上位服務(wù)器系統(tǒng)，便于茶園管理人員準(zhǔn)確了解茶樹生長環(huán)境狀態(tài)，進(jìn)一步優(yōu)化管理方法或采取相應(yīng)措施。智能茶園自動灌溉系統(tǒng)不僅能提高水資源的利用效率、提升現(xiàn)代茶園的管理水平，而且還可以實(shí)現(xiàn)增加茶葉產(chǎn)量和優(yōu)化茶葉品質(zhì)的目的。

XM-655C錐體外系 ? XM-655C錐體外系左側(cè)半表示皮質(zhì)—紋狀體—蒼白球系，由蒼白球發(fā)出纖維組成豆袢和豆核束，它們分別與紅核、黑質(zhì)、底丘腦核、丘腦核發(fā)生聯(lián)系，右側(cè)半以示皮質(zhì)（額葉、枕葉、顳葉）橋腦—小腦—紅核—脊髓系，部分纖維至丘腦核，由此發(fā)出纖維至運(yùn)動皮質(zhì)，形成環(huán)路。 尺寸：放大，42×45×75cm 材質(zhì)：優(yōu)質(zhì)鐵絲

XM-412門靜脈系模型 ? XM-412門靜脈系模型產(chǎn)品上至頸根部作水平切，下至大腿根部、上肢于上三分之一橫切，打開胸腹壁示門靜脈系的組成。 ■ 軀干部示上腔靜脈、左右鎖骨下靜脈、頸內(nèi)靜脈、頭臂靜脈、下腔靜脈、髂總靜脈及奇靜脈的斷段。 ■ 腹腔內(nèi)示肝、胃、腸、食管的部分外形。 ■ 門靜脈系示各級屬支及屬支的配布。 ■ 門靜脈系統(tǒng)主要示腸系膜上下靜脈、脾靜脈附臍靜脈、食管靜脈、胃左右靜脈、膽囊靜脈、胰十二指腸靜脈等以及和門靜脈系有關(guān)的食管靜脈叢、直腸靜脈叢、臍旁靜脈叢、胸腹壁靜脈、腹壁上下靜脈以及腹壁淺靜脈等。 ■ 尺寸：36×17.5×53cm ■ 材質(zhì)：PVC材料

XM-655C錐體外系 ? XM-655C錐體外系左側(cè)半表示皮質(zhì)—紋狀體—蒼白球系，由蒼白球發(fā)出纖維組成豆袢和豆核束，它們分別與紅核、黑質(zhì)、底丘腦核、丘腦核發(fā)生聯(lián)系，右側(cè)半以示皮質(zhì)（額葉、枕葉、顳葉）橋腦—小腦—紅核—脊髓系，部分纖維至丘腦核，由此發(fā)出纖維至運(yùn)動皮質(zhì)，形成環(huán)路。 尺寸：放大，42×45×75cm 材質(zhì)：優(yōu)質(zhì)鐵絲

齒輪傳動與輪系組合展示臺

該成果創(chuàng)新性地基于二維半導(dǎo)體的硅基同質(zhì)器件，首次提出了類腦功能的“傳感-計(jì)算-存儲一體化”神經(jīng)形態(tài)芯片架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了光電傳感、放大運(yùn)算、信息存儲功能的一體化集成，為突破馮·諾依曼瓶頸和實(shí)現(xiàn)類腦智能提供了一種全新思路。 繆向水教授團(tuán)隊(duì)，長期從事相變存儲器芯片、存算一體憶阻器芯片技術(shù)研究。2018年出版了國內(nèi)第一本憶阻器專著《憶阻器導(dǎo)論》，2019年團(tuán)隊(duì)93項(xiàng)三維相變存儲器芯片專利許可給芯片公司并合作開發(fā)產(chǎn)品，并與行業(yè)龍頭企業(yè)合作建立了聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，推動存儲器芯片技術(shù)的成果轉(zhuǎn)化以及未來引領(lǐng)技術(shù)的探索。曾榮獲國家科技進(jìn)步獎2項(xiàng)、湖北省技術(shù)發(fā)明一等獎1項(xiàng)。 同質(zhì)晶體管-存儲器架構(gòu)的原理及器件結(jié)構(gòu) 繆向水團(tuán)隊(duì)長期從事相變存儲器芯片、存算一體憶阻器芯片技術(shù)研究。2018年出版了國內(nèi)第一本憶阻器專著《憶阻器導(dǎo)論》，2019年團(tuán)隊(duì)93項(xiàng)三維相變存儲器芯片專利許可給芯片公司并合作開發(fā)產(chǎn)品，并與行業(yè)龍頭企業(yè)合作建立了聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，推動存儲器芯片技術(shù)的成果轉(zhuǎn)化以及未來引領(lǐng)技術(shù)的探索。曾榮獲國家科技進(jìn)步獎2項(xiàng)、湖北省技術(shù)發(fā)明一等獎1項(xiàng)。

現(xiàn)階段所設(shè)計(jì)的存算一體器件單元結(jié)構(gòu)如圖 1 所示： 器件的基本結(jié)構(gòu)由波導(dǎo)和功能層（由下到上分為加熱層、電極層、保護(hù)層、相變材料（硫系化合物）層）所構(gòu)成。擬通過在當(dāng)前流行的絕緣層上硅(SOI)光子平臺上集成四氮化三硅光波導(dǎo)的方式實(shí)現(xiàn)器件的光學(xué)讀取功能，即在非常厚的硅襯底層上生長一層絕緣層二氧化硅和波導(dǎo)層，然后在基片上通過光刻、顯影、刻蝕等工藝制備四氮化三硅波導(dǎo)。功能層主要用于實(shí)現(xiàn)器件的電學(xué)寫入功能。加熱器層的主要用途是與相變材料層形成電接觸，通過較小的接觸面積使接觸處的熱量集中，從而可以在較小的電壓或電流下使相變材料發(fā)生相變。因此需要加熱器層具備較好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能，同時(shí)在近 C 波段具有較低的光損耗，可采用石墨烯。電極層可用于提供相變材料器件單元所需要的編程電脈沖。當(dāng)前擬采用硒摻雜的相變材料合金（如 GSST）作為器件的核心功能層的相變材料。該材料在通信/非通信波段顯示了極低的光損耗和更高的品質(zhì)因數(shù)，且相變前后在通信 C 波段具有足夠大的光學(xué)常數(shù)反差，可在更惡劣的高溫環(huán)境下進(jìn)行操作，適用于硅基光子器件應(yīng)用。 采用的主要技術(shù)手段包括： ① 依托于相變材料的電致和光致相變特性，通過電學(xué)編程、光學(xué)讀取的方法實(shí)現(xiàn)器件的存儲、算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能：  存儲功能的實(shí)現(xiàn)：擬利用相變材料晶態(tài)低透過率和非晶態(tài)高透過率分別代表二進(jìn)制中的‘1’和‘0’，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲（編程）功能。例如在電極兩端施加合適的電脈沖，所產(chǎn)生電流流經(jīng)加熱層時(shí)，生成的熱量主要集中在加熱層和相變材料層接觸處，使得接觸處的相變材料發(fā)生相變，實(shí)現(xiàn)存儲功能。在完成上述編程操作后，從器件波導(dǎo)輸入端輸入讀取連續(xù)光。由于相變材料功能層對光強(qiáng)的吸收能力在編程和非編程區(qū)域間存在著顯著的差異，因此當(dāng)輸入光經(jīng)過波導(dǎo)后，其能量會因?yàn)橄嘧儾牧暇幊虆^(qū)域的吸收而發(fā)生改變，進(jìn)而顯著改變輸出光強(qiáng)能量。所以通過測量輸入輸出光強(qiáng)的能量之比（即透過率），可實(shí)現(xiàn)對先前編程區(qū)域的讀取。  算術(shù)和邏輯功能的實(shí)現(xiàn)：通過調(diào)整編程電脈沖的幅度和寬度可以動態(tài)調(diào)控相變材料的相變程度，使得器件的中間透過率值可用于代表不同的數(shù)值，實(shí)現(xiàn)多級存儲功能。所以擬采用輸入脈沖數(shù)量對應(yīng)加數(shù)的方法實(shí)現(xiàn)標(biāo)量加法計(jì)算。同時(shí)由于所設(shè)計(jì)器件的讀取連續(xù)光輸出功率可視為讀取連續(xù)光輸入功率和器件透過率的乘積，因此可采用將輸入功率和透過率作為被乘數(shù)和乘數(shù)的方法實(shí)現(xiàn)基本乘法運(yùn)算。除此之外還可以將器件功能層的初始狀態(tài)設(shè)置為非晶相，把晶化脈沖幅值和不足以產(chǎn)生晶化的脈沖幅值分別作為輸入邏輯‘1’和‘0’；同時(shí)設(shè)定一個判定閾值并與編程后器件透過率的變化率進(jìn)行對比，把高于和低于閾值的透過率變化率分別作為輸出邏輯 ‘1’和‘0’；通過合理選擇編程脈沖有望實(shí)現(xiàn)各種邏輯功能輸出。 ② 基于器件透射率可調(diào)特性驗(yàn)證其實(shí)現(xiàn)神經(jīng)突觸的可行性。并依托所設(shè)計(jì)人工突觸構(gòu)建人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片，實(shí)現(xiàn)圖像、語音和文本識別功能：  突觸可塑性是大腦記憶和學(xué)習(xí)的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)，也是人工類腦器件需要實(shí)現(xiàn)的首要功能。為實(shí)現(xiàn)突觸可塑性，擬把相變材料和波導(dǎo)之間的耦合區(qū)域視為仿生神經(jīng)突觸，左右兩端電極分別代表突觸前和突觸后，分別施加在兩端電極上的電脈沖則作為突觸前和突觸后刺激。通過調(diào)節(jié)從左右兩端電極輸入耦合區(qū)域的電脈沖時(shí)間差對耦合區(qū)域的光透過率進(jìn)行連續(xù)調(diào)控，進(jìn)而依托于上述存算理論模型和實(shí)物器件仿真和實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)仿生神經(jīng)突觸的脈沖時(shí)序依賴可塑性（Spike-Timing-Dependent-Plasticity, STDP)。  將不同波長的光脈沖序列輸入所設(shè)計(jì)的突觸單元, 經(jīng)過相變材料的作用，脈沖強(qiáng)度發(fā)生變化，對應(yīng)于乘法器。進(jìn)而借助于微環(huán)結(jié)構(gòu)，將不同波長的脈沖導(dǎo)入進(jìn)同一波導(dǎo)中，該功能類似加法器。相加后的脈沖光強(qiáng)較小時(shí)，讀取光與微環(huán)發(fā)生共振，在輸出端口沒有光強(qiáng)輸出。當(dāng)光強(qiáng)達(dá)到一定的閾值后，讀取信號不再和微環(huán)發(fā)生共振，而是傳播到輸出端口。這一過程類似神經(jīng)元脈沖信號的激發(fā)，實(shí)現(xiàn)了非線性激活函數(shù)的功能。利用上述的單個神經(jīng)元結(jié)構(gòu)，驗(yàn)證其監(jiān)督式機(jī)器學(xué)習(xí)和非監(jiān)督式機(jī)器學(xué)習(xí)。對于監(jiān)督式機(jī)器學(xué)習(xí)，權(quán)重的數(shù)值通過外部管理器設(shè)置；對于非監(jiān)督式機(jī)器學(xué)習(xí)，不再需要外部管理器來設(shè)置權(quán)重值，而是通過輸出光脈沖進(jìn)行反饋控制，調(diào)整權(quán)重值。在單個神經(jīng)元結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，更復(fù)雜的光學(xué)脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，證明該結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展性。擬設(shè)計(jì)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的每一層結(jié)構(gòu)包括三個功能單元，即收集器、分發(fā)器和神經(jīng)突觸結(jié)構(gòu)。收集器將上一層不同波長的光脈沖信號收集到同一根波導(dǎo)中，分發(fā)器將光脈沖分發(fā)給多個神經(jīng)元，神經(jīng)突觸結(jié)構(gòu)則產(chǎn)生光脈沖信號，輸入給下一層結(jié)構(gòu)。基于上述結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)圖片、語音和文本的識別。 創(chuàng)新性分析：①首次研究了一款基于“電學(xué)編程、光學(xué)讀取”模式的光電混合存算一體化器件。與傳統(tǒng)電學(xué)存算一體化器件相比,擬研發(fā)的器件可以進(jìn)行長距離的信息傳輸，具有傳輸帶寬高、信號間延遲低、損耗低、抗干擾、集成密度高等優(yōu)點(diǎn)。②采用硒(Se)摻雜的相變材料作為存算一體化器件的核心功能材料。與采用其他相變材料的存算一體器件相比，以硒參雜的相變材料作為功能材料的存算一體器件有望展現(xiàn)出極低的光損耗。③提出了一種基于“電學(xué)脈沖刺激、光學(xué)權(quán)重調(diào)節(jié)”的人工神經(jīng)突觸。該突觸器件有望成為未來通用型人工神經(jīng)突觸，填補(bǔ)了光電混合型人工突觸的技術(shù)空白。 先進(jìn)性分析：①所提出的光電混合工作模式使得該存算一體化器件不但具有傳統(tǒng)集成電路的高密度特性，且兼具光通信技術(shù)的寬頻帶、低延遲、抗干擾的優(yōu)越性能。②所采用硒參雜的相變材料不但繼承了傳統(tǒng)材料具有的快速相變轉(zhuǎn)化速度、低功耗和穩(wěn)定性強(qiáng)等特性，且本身在通信波段非晶態(tài)透明的同時(shí)還保持了相變前后足夠大的光學(xué)性能差異的特點(diǎn)。③所設(shè)計(jì)的突觸繼承了人工電子突觸和全光突觸的優(yōu)點(diǎn)，具有高集成度、低功耗、超快響應(yīng)時(shí)間、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 獨(dú)占性分析：根據(jù)已取得成果正在撰寫專利，以獲得該關(guān)鍵技術(shù)的獨(dú)有權(quán)。 

高吸水性樹脂是一類具有高吸水保水性能的高分子材料，已在醫(yī)用衛(wèi)生、農(nóng)林園藝等眾多領(lǐng)域扮演重要角色。理想的高吸水性樹脂應(yīng)具備高吸水能力、高吸水速率、良好的機(jī)械強(qiáng)度；本項(xiàng)目開發(fā)的多孔性高吸水性樹脂在吸水能力和吸水速率上具有很大優(yōu)勢。項(xiàng)目內(nèi)容主要包括基于聚丙烯酸（鈉）-丙烯酰胺高吸水性樹脂的生產(chǎn)技術(shù)，可獲得同時(shí)具有高吸水/鹽水倍率和速率的簇狀多孔高吸水性微球樹脂。