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現階段所設計的存算一體器件單元結構如圖 1 所示： 器件的基本結構由波導和功能層（由下到上分為加熱層、電極層、保護層、相變材料（硫系化合物）層）所構成。擬通過在當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的方式實現器件的光學讀取功能，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。功能層主要用于實現器件的電學寫入功能。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生相變。因此需要加熱器層具備較好的導熱和導電性能，同時在近 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因數，且相變前后在通信 C 波段具有足夠大的光學常數反差，可在更惡劣的高溫環境下進行操作，適用于硅基光子器件應用。 采用的主要技術手段包括： ① 依托于相變材料的電致和光致相變特性，通過電學編程、光學讀取的方法實現器件的存儲、算術運算和邏輯運算功能：  存儲功能的實現：擬利用相變材料晶態低透過率和非晶態高透過率分別代表二進制中的‘1’和‘0’，實現數據存儲（編程）功能。例如在電極兩端施加合適的電脈沖，所產生電流流經加熱層時，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生相變，實現存儲功能。在完成上述編程操作后，從器件波導輸入端輸入讀取連續光。由于相變材料功能層對光強的吸收能力在編程和非編程區域間存在著顯著的差異，因此當輸入光經過波導后，其能量會因為相變材料編程區域的吸收而發生改變，進而顯著改變輸出光強能量。所以通過測量輸入輸出光強的能量之比（即透過率），可實現對先前編程區域的讀取。  算術和邏輯功能的實現：通過調整編程電脈沖的幅度和寬度可以動態調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值，實現多級存儲功能。所以擬采用輸入脈沖數量對應加數的方法實現標量加法計算。同時由于所設計器件的讀取連續光輸出功率可視為讀取連續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和乘數的方法實現基本乘法運算。除此之外還可以將器件功能層的初始狀態設置為非晶相，把晶化脈沖幅值和不足以產生晶化的脈沖幅值分別作為輸入邏輯‘1’和‘0’；同時設定一個判定閾值并與編程后器件透過率的變化率進行對比，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現各種邏輯功能輸出。 ② 基于器件透射率可調特性驗證其實現神經突觸的可行性。并依托所設計人工突觸構建人工神經網絡芯片，實現圖像、語音和文本識別功能：  突觸可塑性是大腦記憶和學習的神經生物學基礎，也是人工類腦器件需要實現的首要功能。為實現突觸可塑性，擬把相變材料和波導之間的耦合區域視為仿生神經突觸，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。通過調節從左右兩端電極輸入耦合區域的電脈沖時間差對耦合區域的光透過率進行連續調控，進而依托于上述存算理論模型和實物器件仿真和實驗實現仿生神經突觸的脈沖時序依賴可塑性（Spike-Timing-Dependent-Plasticity, STDP)。  將不同波長的光脈沖序列輸入所設計的突觸單元, 經過相變材料的作用，脈沖強度發生變化，對應于乘法器。進而借助于微環結構，將不同波長的脈沖導入進同一波導中，該功能類似加法器。相加后的脈沖光強較小時，讀取光與微環發生共振，在輸出端口沒有光強輸出。當光強達到一定的閾值后，讀取信號不再和微環發生共振，而是傳播到輸出端口。這一過程類似神經元脈沖信號的激發，實現了非線性激活函數的功能。利用上述的單個神經元結構，驗證其監督式機器學習和非監督式機器學習。對于監督式機器學習，權重的數值通過外部管理器設置；對于非監督式機器學習，不再需要外部管理器來設置權重值，而是通過輸出光脈沖進行反饋控制，調整權重值。在單個神經元結構的基礎上，更復雜的光學脈沖神經網絡結構，證明該結構的可擴展性。擬設計的神經網絡中的每一層結構包括三個功能單元，即收集器、分發器和神經突觸結構。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中，分發器將光脈沖分發給多個神經元，神經突觸結構則產生光脈沖信號，輸入給下一層結構。基于上述結構實現圖片、語音和文本的識別。 創新性分析：①首次研究了一款基于“電學編程、光學讀取”模式的光電混合存算一體化器件。與傳統電學存算一體化器件相比,擬研發的器件可以進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、集成密度高等優點。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出極低的光損耗。③提出了一種基于“電學脈沖刺激、光學權重調節”的人工神經突觸。該突觸器件有望成為未來通用型人工神經突觸，填補了光電混合型人工突觸的技術空白。 先進性分析：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集成電路的高密度特性，且兼具光通信技術的寬頻帶、低延遲、抗干擾的優越性能。②所采用硒參雜的相變材料不但繼承了傳統材料具有的快速相變轉化速度、低功耗和穩定性強等特性，且本身在通信波段非晶態透明的同時還保持了相變前后足夠大的光學性能差異的特點。③所設計的突觸繼承了人工電子突觸和全光突觸的優點，具有高集成度、低功耗、超快響應時間、穩定性強等優點。 獨占性分析：根據已取得成果正在撰寫專利，以獲得該關鍵技術的獨有權。 

成果介紹一種高性能石墨烯柔性電子皮膚，該電子皮膚結合了一種具備脫水性的商業化妝品膠體以及可編程的激光刻寫石墨烯，在無毒、環保、可大量印刷的制備加工工藝下，具有輕薄、貼合皮膚、可降解、高耐用性的特性，實現了高于500的應變系數、大于75[[[%]]]的拉伸范圍以及穩定的電阻變化能力。該柔性表皮壓阻式傳感器可應用在生命體征監測、人機交互等領域中，目前已經將其初步應用在手勢識別之中，并做出了一系列人機交互應用。技術創新點及參數采用綠色環保的新工藝，解決了傳統激光刻寫石墨烯脆弱的問題，實現了可編程激光刻寫石墨烯的耐摩擦性、耐用性改善，且傳感器可降解回收利用。

本發明公開了一種基于柔性鐵電薄膜的流體驅動式壓電傳感器及其制備方法，包括玻璃基片和微流 控芯片基片；玻璃基片上集成有兩相平行的 P(VDF-TrFE)電紡絲薄膜條；微流控芯片基片制作有微溝道 和分布于微溝道兩側的電極凹槽；微流控芯片基片還設有進樣口、出樣口和銀漿注入口，進樣口、出樣 口與微溝道兩端連通，銀漿注入口與電極凹槽連通；玻璃基片和微流控芯片基片鍵合，?P(VDF-TrFE) 電紡絲薄膜條位于微溝道和電極凹槽底部。本發明制作簡單，成本低廉

目前第一代完整的呼吸音采集設備已研發完畢，完全實現呼吸活動的柔性無感持續智能監測評價和適應多場景下交互設計需求，提高醫療救護能力和應急救援能力，減輕醫療及養老行業人力與經濟運營成本，創新引領社會與經濟發展。 圖1 技術路線 【技術優勢】 (1) 基于駐極體薄膜的高靈敏度接觸式壓力傳感器 目前用于呼吸音及心音監測的傳感器大多采用較硬的基底，難以適應人體胸部曲線，不適合長期可穿戴使用。因此，本成果基于駐極體的自驅動壓力傳感器的自供能、響應速度快和靈敏度高等優勢，設計了一種用于可穿戴式聲音監測的高靈敏度柔性駐極體壓力傳感器，以實現對人體呼吸音與心音地長期、實時監測。 圖2 部分成果展示 (2) 智能呼吸音監測分析預警平臺 通過深入臨床大規模收集心音和呼吸音樣本、對病理性樣本進行學習訓練，對信號的模式識別進行研究匹配，采用人工神經網絡、支持向量機兩種識別模式，對病理性聲音特征進行分析得出智能化參考病癥分析。由于呼吸音信號的復雜性，同一種類型的呼吸音有不同人或是同一人在不同時間發出時，樣本數據不完全相同，傳統方法容錯率與識別率極低。本成果將呼吸衰竭患者的呼吸音數據進行分類識別和特征標定，采用人工智能算法進行測試和集訓，實現為大數據分析提供數據參考。 (3) 呼吸音智能監測預警系統的人機交互設計 通過分析多個智能呼吸音監測預警操作系統的使用場景、認知特點、輸入和輸出方式，歸納出它們在交互設計上的一般性的設計原則和設計缺陷。通過多學科的交叉，如人因功效學、設計語義學、設計美學、設計心理學等學科，進行了全面整體的交互設計研究。 圖3 智能呼吸音診斷軟件界面 圖4 臨床人員操作軟件試用 【性能指標】

隨著便攜式電子設備的快速發展，將微型電子設備運用到可穿戴設備或者作為生物植入物的可行性越來越大。用柔性電子器件來替代傳統的硬質電子器件的重要性也愈加凸顯，如何解決柔性電子設備的儲能問題，是實現這些可能性的重要因素之一。 本成果設計并制備了一種新型柔性微型超級電容器，其具有制備工藝簡單，成本較低，適用于各種粉末狀電極材料等特點。

本成果設計并制備了一種新型柔性微型超級電容器，其具有制備工藝簡單，成本較低，適用于各種粉末狀電極材料等特點。

小型柔性取樣機械臂采用柔性帶曲度的彈簧鋼作為取樣臂，達到了收縮體積小、質量輕和功耗低等優點，可搭在在各種移動車體上或移動機器人上進行取樣分析。主要應用在如環境污染區域等高污染危險環境的泥土、砂石等取樣分析，在某些人跡罕至的惡劣環境下亦可有其應用價值。該設備加工精度要求較高，目前已發展了3代樣機，技術已趨于成熟。希望能夠和精密機械加工及力學分析領域的專家合作。

微電子器件的發展方向和趨勢使人與信息的交互融合并推動微電子器件柔性化。柔性電子技術是將有機材料/無機薄膜電子器件附著于柔性基底上的新興電子技術，實現可變形、便攜、輕質、可大面積應用等特性，并通過大量應用新材料和新工藝產生出大量新應用。它顛覆性改變傳統器件剛性的物理形態，實現信息與人／物體／環境的高效共融。

春寒料峭，新冠肺炎疫情持續蔓延，形勢嚴峻，加上持續的陰雨天氣，近日武漢的氣溫斷崖式下滑。為了避免交叉感染，保證通風條件，武漢一線醫護人員無法在工作、休息區域開啟空調加溫。他們身著憋悶的防護服，衣服汗潮極易受涼，這著實是抗疫醫療人員面臨的一個難題。尤其在醫療資源短缺的情況下，節約使用防護服的他們更值得稱贊。看到這一情況，嘉庚創新實驗室團隊—廈門大學化學化工學院鄭南峰教授、薩本棟微米納米科學技術研究院吳炳輝副教授，隨即想到課題組前期的一項研究成果——柔性石墨烯加熱膜產品，可以在低溫陰天給醫護人員帶來健康保障，更無憂地抗擊疫情。 科技人員工作現場 團隊研發的石墨烯遠紅外加熱產品，采用石墨烯導電膜通電后可高效發射出與人體輻射相近的遠紅外，能夠提升人的基礎體溫。溫暖守護的背后是科研工作者的馬不停蹄奮戰，緊急啟動產品生產工藝方案調整，與下游制作商合作，采取邊生產邊發貨方式，力爭在疫情期間持續向湖北武漢抗疫前線輸送石墨烯熱敷腰帶等產品。 產品內部件制作現場 受限于學生延遲開學而導致研發人手不足的現狀，由鄭南峰教授、吳炳輝副教授及石墨烯工程與產業研究院6位工程師，親自下到生產一線，聯合廈門晞和科技有限公司徹夜加班趕制了一批電熱護腰帶、地板加熱片、加熱床墊等石墨烯遠紅外加熱產品，于2月20日一早將第一批產品通過中山醫院搭乘專機馳援湖北一線，為醫護人員開展救治和患者康護貢獻廈大力量。 團隊成員向醫院醫護人員講解使用方法 廈大附屬中山醫院援助武漢抗擊新冠肺炎的二隊醫院人員表示，這段時間的武漢較為陰冷，廈大的石墨烯加熱腰帶及地暖等產品他們已經開始使用，操作方便并且加熱保暖效果非常好，他們衷心感謝廈大和嘉庚實驗室科研團隊的支持和幫助。 鋪在武漢醫護人員房間的地暖產品 患難見真情，天寒暖人心。我校科研工作者在奮斗一線的同時，與我校石墨烯工程與產業研究院密切合作的福建經緯集團有限公司也提供了口罩物資援助，在這個抗疫的冬天，所有人的行動都暖在心，武漢加油！