传感技术是信息科学的三大技术之一,是信息获取的手段。近几年来,生物及化学传感技术,成为科研探索的热点和前沿,并在生物医学、环境监测、食品科学、医药工业等众多领域得到了广泛的应用。
生物传感器是一门由生物、化学、物理、医学、电子技术等多种学科互相渗透成长起来的高新技术。作为一类特殊的传感器,生物传感器主要以生物活性单元比如酶、抗体、核酸、细胞、作为生物敏感单元,其应用领域正在随着研发的深入,不断拓展。目前,生物传感器的研发已成为世界科技发展的新热点。
选择了,就坚定的走下去。深圳技术大学聚龙学院特聘教授陈志超,在光学、电学以及生物化学等领域已经奋斗了20年之久。在多领域结合检测方向拥有丰富的经验,所带领的团队长期从事生物及化学传感前沿技术研究,研究课题涵盖环境中水质、气体等的实时监测、光纤生物医疗传感领域、光纤压力传感检测、光纤磁流体应用、基于光纤传感的工业在线测量系统等多个领域。
为了锂电池的安全性能而研发
在诸多研究成果中,值得关注的是,基于光纤光栅锂电池热失控预警系统的研究。
近几年来时不时会发生电池热失控事件,造成了严重的损失,因此汽车电池的安全问题已经成为现在社会密切关注的热点。
所以,陈志超教授带领团队,开展基于光纤光栅锂电池热失控预警系统的研究。该项目基于锂电池安全性能考虑,借助光纤光栅传感技术,通过对锂电池运行过程中温度以及曲率变化的监测,为电池热失控提供了一种高效、快速、无损的预警手段。
项目首先探究了薄片制造工艺,通过将光纤布拉格光栅封装制成薄片式传感器,不仅能够有效保护光纤,还能够有利于传感器的排布,通过采用旋涂法制备薄膜,将光纤光栅排布在薄膜里面。经过处理使其固化制成300微米到400微米的薄膜,薄片式的传感器体积小且薄,所需空间少,能够更加方便地应用于电池组中,且不会对电池组排布造成影响。
同时项目基于长周期光纤光栅原理探究在空间级联的长周期光纤光栅,能够检测电池表面的曲率变化大小进而判断电池鼓包情况。在同一根光纤同一位置旋转角度写入了多个不同周期的光栅,由于有着不同的传感方向,因此能够实现识别多方向曲率,并能够根据长周期波长漂移大小判断曲率的大小。
最后通过光纤光栅解调仪,采集传感器所监测到的锂电池温度以及曲率信号,经过处理可实现温度曲率的数据化显示,同时通过在上位机软件中设置阈值,能够有效的对锂电池状态进行判断以及预警,在锂电池安全问题上有着极高的应用价值。
推进产学研合作
作为科研人,陈志超在科研领域成绩斐然。面向医疗可进入肉体分布式测温系统、基于光纤布拉格光栅(FBG)的船桨应力实时检测系统、基于FBG的牙齿咬合力测量系统研究、基于FBG-FP腔的光纤声波探头研究、面向海洋探测准分布式光纤压力传感器等成果,令他在业界拥有极高的声望。但他深知,科研是为社会发展服务的。“科研要想更好的进行下去,不仅需要落实成果,还需要补充血液。”所以,陈志超,在开展探索的同时,极力推进产学研合作,“这是将科研进行到底的模式,是科研发展的需要,亦是科研人的责任。”
他们携深圳技术大学中德智能制造学院助理教授龚子丹与伍尔特电子(深圳)有限公司开展密切合作,创立校企联合实验室。双方就共建实验室事宜达成一致,伍尔特电子公司将提供一批专业相关的设备供学生实践操作,并定期派专业工程师对在校本科生开展专业知识讲座及实践培训,参与学校的相关专业课程建设,有意共同培养面向电子专业产业一线的创新实践型人才。
除此之外,还与北京华夏光谷光电科技有限公司进行洽谈合作,并且基于双方互利互助,共同研究的基础上研究开发了光纤测温仪,将光纤温度传感器应用在激光微创手术术前术后温度变化及通过定点测温确定脂肪所在位置以便进行激光溶脂等方面,该项目采用低成本的光纤作为传感探头,具有一定创新性且灵敏度高、检出限底、准确率高等优点。
与企业合作,可以极大的提升研发效率,可实现直接的成果转化,这一点,在与深圳太辰光通信股份有限公司建立长期的合作关系中得到了验证。在康复医疗方面,他们尝试在塑料光纤上刻光栅以实现高柔韧性高灵敏度的多模态光纤传感器,规避硅光纤弯折易脆的缺陷,大大提升光纤在可穿戴康复领域的应用深度与广度,在电网传感方面,针对温度传感等进行了交谈并意向进一步的合作。
通过多方面的合作,推进了产学研的同步发展,为进一步深耕探索,打下了坚实的合作基础。
工作规划推进科研探索
工作计划,影响着科研人的探索脚步,对于这一点,陈志超团队深有感触。在前期研究工作中,团队采用高灵敏度新型传感器结构,将研究领域拓展为生物化学传感,后续将围绕微结构光纤传感器及系统、常规光纤传感器及系统、生化光学传感器件及系统三个研究方向,促使基础研究成果走向应用。
这就是陈志超,他把科研当成人生的战场,在一次次探索中,推进科技的发展。(供稿单位:深圳技术大学聚龙学院)