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褚君浩院士:未来高性能传感器需要实现低成本更智能化的应用


  来源: 中国科技新闻网 时间:2022-07-20 编辑:清风
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褚君浩,中国科学院院士,中科智库首批入库专家兼审核委员会委员,半导体物理和器件专家,中国科学院上海技术物理研究所研究员,东华大学理学院院长。




褚君浩长期从事红外光电子材料和器件的研究,在窄禁带半导体物理和铁电薄膜材料器件物理等方面做了系统的有国际影响的研究结果。研制成功PZT和BST铁电薄膜非制冷红外探测器并实现了热成像。近年来主要从事新材料新结构高性能新型光电子材料和器件研究。


传感器助力智能化发展


人类借助感觉器官获取信息认识世界,机器则通过传感器来完成对事物的记录。传感器相当于是机器的感觉器官,通过完成信息的传输、处理、存储、显示、记录、控制等多重要求,帮助实现自动化。我们日常生活中可以发现很多传感器,比如智能马桶盖,里面有热传感器、光传感器,火险报警、人体感应灯、触摸屏、自动感应门等。


褚君浩说,任何一个有温度的物体都会发出热辐射,也即发出红外光。虽然肉眼不可见,但能通过红外传感器看见。而半导体材料中红外响应最好的是碲镉汞半导体材料。他带领团队首次发现了碲镉汞带间跃迁本征吸收光谱,并获得了国际上最完整的数据,这相当于为红外探测材料研发树立了一个标准。褚君浩说,红外传感器有三大功能:第一,可以看清目标物的空间分布,黑暗环境下也能观测。第二,可以获取目标的热像,看到物体的温度分布。第三,可以看到目标物的谱像,就是物体表面反射的光的光谱。


褚君浩说,现在正处在第四次工业革命阶段,其总趋势就是智能化,传感器是智能化非常重要的核心技术。有了好的传感器,就能握紧核心技术,再通过互联网的技术,把传感的信息传出去加以分析,进而达成多功能集成化、无线通信化、柔性化、微型化。他认为互联网技术里面有三大支柱,一个是动态感知,能够实时得到信息,靠传感器。第二个是智慧分析,能进行模型分析和大数据分析。第三个是自动反应,构成一个智能化系统。


褚君浩称,动态感知主要依靠传感器和芯片,比如我们对地观测和探空探测,都是依靠动态感知的传感器,实时得到信息。而在动态感知之后,就是如何智慧分析。他表示,“我们处在波动世界的大数据中,有机械波、电磁波、引力波,它们有频率、强度、位相、偏振等特征,对大数据的分析非常重要,这需要智慧分析。而智慧分析主要依靠模型分析和大数据分析以及智能芯片。”第三个就是要自动反应。现如今我们有基础信息平台,有互联网、物联网、集成电路、芯片技术、通讯5G技术,能大大提高自动反应。他同时表示,未来的高性能传感器,需要实现更低的成本、更快的速度、更高的集成度、更智能化的应用。


学科交叉推动向前发展


褚君浩说,科普不是小儿科,而是一门深奥的学问。科普工作的最终目的是全民科学素养的提高,要使科研与科普有机地结合在一起,既让非专业人员看得懂,又让专业人员觉得新,让社会各界人士都能及时了解最新的科学进展和发展方向,为科学研究培育社会土壤。他认为,科普工作者可以分为三类。第一类是专职科普人才;第二类是科学家;第三类是兼职科普志愿者。


褚君浩认为,“只有在学科交叉的过程中,才能推动科学向前不断地发展。”这就需要打破大众对于科普的一个固有印象——专业人士是科普的传播者,社会大众是科普的受益者。事实上,科学家同样也是科普的受益者,高端科普是科学发展的摇篮。整个社会要大力培养科普人才;未来高校可以多开设科普专业;社会上也可以多引导科学家和专业人才积极从事科普工作;政府可以出台对科普人才的激励政策,更好地推动新时代科普人才工作和科普事业向更好更快的方向发展。


对于年轻人,褚君浩说:“青年一代需要阅读,修炼自己的软实力,修炼自己的科学品质。”他希望年轻人能像小草一样在阳光雨露中蓬勃生长,面对困难和挫折时,也能像小草一样顽强不屈。科学研究是一条艰辛而令人着迷的路,历尽艰辛,才会因丰收而拥有成就感和幸福感。(文/王慧兰)


褚君浩院士和学生在一起


褚君浩院士简介


关键词:褚君浩 传感器 红外传感器    浏览量:1828

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