上海交大研制仿生超分子热敏传感器

IT时代网10月25日消息，上海交通大学集成电路学院（信息与电子工程学院）杨卓青团队，联合该校自动化与感知学院王贺升团队、新加坡南洋理工大学等单位，在仿生超分子低温传感研究中取得进展，相关成果以《Bioinspired supramolecular thermistor for resolving subtle temperature variations》为题在线发表于《Science Advances》。

针对低温环境中微小温度变化难以检测、接触过程中的机械载荷易干扰测温等问题，团队受生物温度感知过程中分子结构变化调节跨膜离子传输的原理启发，利用超分子材料中的动态分子相互作用调节材料内部导电行为，将温度变化转化为可测量的电阻信号，实现了 0.01℃ 的微小温度变化检测，并减小了机械载荷对温度信号的干扰。

在具体设计上，团队构建了具有动态氢键连接以及离子、电子传输通路的超分子复合网络。在这一体系中，温度变化不仅影响载流子迁移，还会引起网络结构和界面状态的变化，从而调节电荷传输；降温过程中，这些变化共同作用，使材料电阻对微小温度变化产生较大响应。

兼顾灵敏度与稳定性是该工作的另一重点。器件在低温下能分辨微小温度变化，并在恒温和反复升降温过程中保持稳定、可逆的响应，信号漂移与热滞后较小；网络内部的多重氢键连接有助于维持受压时的界面接触和导电通路稳定，减小机械载荷引起的额外电阻变化。

团队分别面向低温环境监测与常温机器人触觉测温开展了验证。低温场景下，配套的低噪声信号采集电路与可编程温控平台在实验室模拟了探空气球上升过程的降温条件，传感器与读出电路能够连续跟踪降温过程并分辨其中的微小温度变化；常温场景下，多通道传感阵列被集成于机器人指尖，用于监测抓取过程中的温度分布并参与反馈控制，当接触冷物体且温度达到预设阈值时，机器人会执行放置与释放动作，实验中抓取力变化对温度测量的影响较小。

编辑：林一舟