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张海霞︱蜕变2019: 热度 5 张海霞 2019-12-30 21:31; 2019-12-31 翻开日历，感觉时钟像是被调快了一般，记忆中还是2018年的种种，转眼却已经是2019的年底，仔细回首这365个日子，过程可谓惊心动魄、跌宕起伏，但结果又是充满了莫名的惊喜和幸福。总结我的2019，用这个词：蜕变！ ① 教学的蜕变第一，做为一名教授，我最主要的工作就是教书育人，之前我也投入了大量的精力在教学和学生的辅导上，今年很不一样的是我主动开了一门针对大一新生的课《在北大成为更好的自己》（具体可以参考我这篇博文《努力成为更好的自己》），八次课八个新生面临的最常见问题，我和其他的 10 位老师一起为同学们答疑解惑，从学生们的作业和课后反馈来看，效果出乎意料：这些内容真的能够帮到学生们！这是今年我在教学上最大的蜕变：主动贴近学生从他们遇到的实际问题出发开展教学工作，具体的教学内容也是根据学生的需要而不是我做为老师能够讲什么、要讲什么而设定，这大概是一次理念和行动上的蜕变，尽管这给我本来已经非常饱满的日程中增加了不少工作量，但是能够看到孩子们的真实反馈和些许进步，还是感到非常欣慰：教学是个良心活儿，不仅是用心就能创新，而且是只要你的心在学生身上，再叛逆的学生也能够感觉得到你的良苦用心，愿意跟你谈心！师生们都在这个过程中逐渐成为更好的自己。 ② 科研的蜕变第二，做为一名教授，必须要做的就是开展高质量的学术研究。 2019 年 Alice Wonderlab 研究小组继续在高性能的能量采集器（摩擦以及多种复合采集原理）以及能量管理电路、主动式传感器（运动、生物、化学等多种参数）和智能系统（自驱动手环、电子皮肤等等）的研究中高歌猛进，大家在科研工作上互相激励、合作有了更加突出的成果也对科学问题有了更高的追求，其中宋宇同学基于汗液检测的 Lab-on-Skin （皮肤上的实验室）发表在了《 Nature Biotechnology 》上得到了国内外同行的关注（《突破 NS 顶刊的这一年》），小组其他同学也都取得了喜人的成果：在杂志和会议上发表了16篇重要论文（其中12篇SCI，4篇EI）还出版了一本英文专著。其实，做为一名教授，我十分清楚，我上我课的学生和我指导的研究生里很大一部分人将来不会继续从事科研工作，可是我真心希望他们在读书期间能够受到严格的科学训练、掌握科学研究的思维方法和重要的技能、养成踏实认真的工作态度。走出校门之后，同学们在学校收获的这些思维方法、技能、工作态度以及积累的点滴成绩都会成为他们人生的亮丽底色，无论他们将来进入哪个行业和领域都能高效高品质地开展工作、造福社会。 ③ iCAN 的蜕变第三，做为一名教授，我必须要谈一下我对社会和公众的服务，这个就是iCAN，从2007年发起iCAN大赛至今已经13年过去了，可以说iCAN一年比一年更重要地成为我人生的Logo，不仅仅是每年的比赛（分区选拔赛、国内赛、国际赛等大大小小的赛事几十场），还有我和iCAN的小伙伴们到全国乃至世界各地的演讲，2019年我本人的讲座是120场遍及到8个国家和地区；iCAN也从比赛、课程发展到了影响力更大的全球创新教育大会和受益人群更多的创新工程微专业的建设，目前这些工作都在火热推进之中。如果说2007－2017的第一个十年是iCAN1.0时代的话，那么从2017年开始的第二个十年就是iCAN2.0的时代，千难万难之中组建了专业的团队来运作，希望更加专业化、体系化地把iCAN的比赛、教育和服务等传播到全中国乃至全世界，让每个人都成为创新创业人才！从2019年运行的效果来看，iCAN2.0已经基本成型了，就像是iCAN2019中国赛的主题一样“iCAN点亮中国原创”：这群以八零后和九零后为主力的iCAN专业团队正在用自己的原创把iCAN建设成一个创新创业的新模式、新体系推向全世界！真心为他们感到骄傲，也期待这一次的蜕变能够影响更多人！ ④ 团队的蜕变第四，还需要谈谈我的学生团队的成长和蜕变，这从一个意外的科研事件说起，那就是 2019 年 5 月 29 日我就 IEEE 禁止华为系科学家审稿事件写的《致 IEEE 主席的公开信》，这件事在国内外引起了巨大的轰动效应，不仅是科学类的媒体全程关注，连社会媒体也广泛关注，一时间成了社会热点新闻，此事以 2019 年 6 月 3 日 IEEE 官方公布解除对华为系审稿人的限制而胜利告终。可以说，这是我从一个科学家身份做的一件具有社会意义的工作，这也是我今年的总结选这张题图的原因：这张照片是《环球人物》的摄影师为我拍摄的，在那一期的报道中她用了这个题目《张海霞，打脸美国政治的北大教授》，其实打不打脸＊＊政治不重要，重要的是：做为一个知识分子，我知道《坚持学术独立永远不会独行》！这次事件，对我和我的团队来说，不仅是我做为教授身份的一次蜕变，也对学生们产生了非常大的正面影响：也许他们之前从来没有想过，但是今天他们都知道自己在大是大非面前一定要有社会责任、勇气和担当。就像这张我们在美国大峡谷国家公园一起飞越极限的照片一样，这份对社会的责任、勇气和担当，正在传递下去。 ⑤ 个人的蜕变第五，对我个人来说， 2019 这一年最大的蜕变是我在主动积极地鼓励自己挑战一切不可能，尽管之前我一直都是很积极地推动创新创业而且自己很努力去实践的人，可是在实际的生活和工作中我还是不知不觉地受到很多传统观念的束缚、给自己设定了界限，这在很大程度上制约了自己和团队的创新，当我意识到这一点以后，我主动从改变自己的发型和颜色开始故意挑战自己（《创新从头开始》）。这不是一次心血来潮或者激情冲动更不是为了制造意外惊喜，是我对自己今后日子的宣言：希望在这个充满了挑战和不确定性的世界里，让即将进入人生下半场的我，忘记过去和现在拥有的一切，突破现实或者思想上的种种障碍，一切从头开始！是结语也是寄语这就是我的 2019 ，感谢这 365 个轰轰烈烈、忙忙碌碌又平平凡凡、踏踏实实的日子，感谢 iCAN 的小伙伴们，感谢 Alice Wonderlab 的同学们，感谢我的家人和朋友，感谢我们在 2019 的相遇和相识，做为一个有良知和底线的知识分子，我选择在十分艰难的现实中为了实现理想而继续前行，有你们的支持和合作是我最大的幸运！期待2020，与你一起将创新进行到底！; 个人分类: 杂文评论|5423 次阅读|5 个评论

张海霞︱用于健康监护的柔性仿生双功能传感器研制成功: 张海霞 2019-10-12 22:06; 北京大学信息科学技术学院微纳电子学研究院张海霞教授课题组日前在材料领域重要期刊《 ACS Applied Materials Interfaces 》 (ACS AMI) 期刊上发表文章《基于褶皱 / 多孔海绵结构仿皮肤的湿度和压力传感器》（ Skin-Inspired Humidity and Pressure Sensor with a Wrinkle-on-Sponge Structure, DOI: 10.1021/acsami.9b13383 ），该文章于 2019 年 9 月接收，信息科学技术学院张海霞教授为本文通信作者， 2017 级博士研究生缪立明为论文第一作者。【论文摘要】多功能传感器以其广泛的应用价值引起了人们的广泛关注。其中，由于电子器件所处的复杂物理化学环境，湿度传感和压力传感的集成是重要的。受皮肤结构的启发，本文设计了一种将微米褶皱结构与多孔海绵结构相结合的新方法，实现了一种基于碳纳米管 - 聚二甲基硅氧烷（ CNT-PDMS ）的具有湿度传感和压力传感功能的柔性双功能传感器。湿度传感特性可由 UVO 处理时间和 CNT 浓度控制，而压力传感特性可由孔径大小和 CNT 浓度控制。该双功能传感器能很容易地感知到手的接近和触摸过程，对某些电子设备具有预警和保护作用。此外，该双功能传感器还可以作为一种可穿戴的健康监护传感器用于检测人体关节运动和呼吸状况。【图文导读】图 1 （ a ）防皮肤结构的传感器示意图；（ b ）湿度传感示意图；（ c ）压力传感示意图。图 2 褶皱 / 多空海绵结构的 SEM 照片（ a ， b ）及实物图（ c ， d ）；（ e-h ）不同 UVO 处理时间下的褶皱结构；（ i-l ）不同研磨时间下的多孔孔径。比例尺为 500 微米。图 3 湿度传感特性。（ a ）不同 CNT 浓度的 CNT-PDMS 电阻；（ b ）不同 CNT 浓度下的湿度传感特性；（ c ）高湿和低湿环境下的灵敏度；（ d ）不同 UVO 处理时间下的水接触角；（ e ）不同 UVO 处理时间下的湿度传感特性；（ f ）高湿和低湿环境下的灵敏度；（ g ）不同湿度下的电流信号的实时变化；（ h ）弯曲和压缩的稳定性测试；（ i ） 30 天后依然具有可靠的湿度传感特性。图 4 （ a ）测试实物图；（ b-c ）响应时间测试；（ d-f ）不同 CNT 浓度下的压力传感特性；（ g-i ）不同研磨时间下的压力传感特性；（ j ）不同压力下的重复性测试；（ k ）不同频率下压力传感特性；（ l ）实时响应曲线；（ m-n ）弯曲和压缩的稳定性测试。图 5 （ a ）手接近表面时的湿度传感信号变化；（ b ）手接触到传感器产生的压力传感信号变化；（ c-e ）阵列化识别压力传感图像；（ f ）应用于人体膝盖关节及口罩上作为健康监测传感器；（ g ）检测高抬腿运动；（ h ）检测快慢呼吸状态。【重要创新点】通过模拟皮肤结构，创新性地设计了褶皱与多孔两种结构的制作工艺，实现了褶皱结构与多孔海绵的复合结构，实现了湿度和压力双功能传感器。结果表明，低浓度的碳纳米管使起皱碳纳米管的电阻与湿度呈负相关，而在较高浓度的碳纳米管下，电阻随相对湿度的增加而增大。 UVO 处理控制了褶皱结构，改善了表面的亲水性，从而获得更好的湿度传感性能。在压力传感方面，采用多孔海绵结构提高了 CNT-PDMS 的压阻灵敏度。碳纳米管浓度对压力传感性能有很大影响。碳纳米管浓度越低，获得的灵敏度就越高。孔径大小的差异也会导致不同的敏感性，直径为 500μm 的孔径是最佳选择。该双功能传感器能具有感知手的接近和触摸的功能，保证电子设备的正常工作。此外，该传感器还可用于人体关节运动和呼吸检测，具有广泛的应用价值。相关研究得到国家自然科学基金、国家重大科学研究计划、北京市科技计划、北京市自然科学基金等项目的支持。【文章链接】Skin-Inspired Humidity and Pressure Sensor with a Wrinkle-on-Sponge Structure. (ACS Applied Materials Interface). https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsami.9b13383; 个人分类: 科研工作|3840 次阅读|0 个评论

祝贺Alice Wonderlab第一个美国专利获得授权！: 张海霞 2017-8-17 22:40; 一种微纳集成发电机及其制备方法【引言】随着微纳米技术的突破，电子器件和系统尺寸逐步减小，推动了低功耗器件和微系统的快速发展和普及，业已成为物联网节点的重要组成部分。解决这类微小尺寸电子器件和系统的可靠供能问题，是当前构建人类社会智慧网络的关键所在，亟需寻求一种稳定可持续、输出高性能、清洁无污染的新型微能源。 2012 年一种基于摩擦生电和静电感应相结合的新型微能源采集技术 - 摩擦发电机被首次提出，该技术对实现自供能微电子器件和系统起到了极大地推动作用，迅速引起了广泛关注。该新型摩擦发电机技术被研发出来的初始阶段，首要解决的核心课题就是实现输出性能的大幅提升，从而满足实际应用的需求。【成果简介】 2012 年底，北京大学张海霞教授课题组提出了一种提升摩擦发电机输出性能的新方法，即采用微纳复合结构的表面材料和“三明治”叠层结构。该方法率先将微纳复合结构引入摩擦发电机，极大地提高了有效摩擦面积，从而显著提升了器件输出性能。课题组还提出了新型“三明治”叠层结构，使得器件在单次外力作用下，可以实现两次有效摩擦，从而提高了摩擦发电机的输出功率密度。这一“三明治”结构为后续串联型和并联型等叠层摩擦发电机的实现奠定了一定基础。课题组将上述方法总结凝练， 2012 年申请了中国和美国发明专利（一种微纳集成发电机及其制备方法/Integrated Micro/Nanogenerator and method of fabrication ），其中中国专利已经于2015年获得授权（ZL201210530458.9），近日美国专利也成功获得授权（ US 20150372620 A1 ）。此外，以上研究成果于 2013 年发表于重要学术刊物《纳米快报》上（ Nano Letters , 2013, 13, pp.1168-1172 ）。; 个人分类: 科研心得|6140 次阅读|0 个评论

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