瑞典查尔姆斯理工大学（KTH）的研究人员利用高导电性纳米材料石墨烯，研制出了迄今最小的加速度传感器。这一设备有望促进人体传感器和导航技术的发展，用于研制心血管疾病监测系统、超灵敏的可穿戴设备和便携式运动捕捉系统等。相关论文发表在《自然·电子学》上。
瑞典KTH研发出的现今最小的加速度传感器，资料图
微型机电系统（MEMS）是多学科交叉的前沿性领域，涉及电子、机械、光学、物理学、化学、生物医学、材料、能源等工程学科，它是微电子和微机械的巧妙结合。特别是用于MEMS技术的工艺、装备水平的提高，对MEMS技术全面提升发挥了重要作用，使其日趋成熟并得到广泛应用，成为世界各国科技领域重点关注的创新成就和重大标志性技术之一。
近几十年来，微机电系统（MEMS）一直是医疗技术等领域创新的基础。现在，这些系统正开始进入下一阶段--纳米机电系统（NEMS）。据物理学家组织网近日报道，KTH微纳米系统部门的研究人员范旭格（音译）表示，石墨烯独特的材料特性使它们能够制造出这些超小的加速度传感器。
范旭格说：“由于石墨烯的原子级厚度，使我们可以缩小元件的尺寸，我们发明了一种压阻式NEMS加速度传感器，比目前任何可用的MEMS加速度传感器都要小得多。尽管小，但无损其灵敏度。”
这种小型加速度传感器未来有望应用于多个领域。范旭格说：“最终有望应用于手机导航、手机游戏和计步器、心脏病监测系统和可以监测人体运动的运动捕捉可穿戴设备。”
论文截图，资料图
研究人员称，这些NEMS传感器的其他潜在用途还包括超小型NEMS传感器和执行器，如谐振器、陀螺仪和麦克风等。此外，这些NEMS传感器也可以作为一个系统，用来表征石墨烯的机械和机电性能。
第一批正式的微机电设备，在上世纪六十年代就诞生了，但直到上世纪末至本世纪初，纳米机电系统的概念才被提出。比较而言，微机电系统的体积已比一般日常生活中的机械系统小得多了，远远超越了“机”和“电”的概念。但科学家们仍然渴望将其尺寸缩成纳米尺度。
其中，一个重要的原因是纳米结构会导致种种新效应，能提供微机电设备所无法企及的特性和功能。这里既包括实际应用中的超高频率、低能耗、高灵敏度，也包括在理论研究中，对微小的力和位移的“掌握”，以及对表面质量和吸附性的“控制”。
据了解，目前，MEMS作为智能传感器的代表，是目前传感器市场发展的重点。随着5G通信、车联网、物联网应用的迅速增长，MEMS传感器需求量将大大增加，预计到2021年，全球MEMS传感器市场规模将超过220亿美元。