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成果介绍超材料(Metamaterial),或其二维形式—超表面(Metasurface)由具有亚波长尺寸的人工原子周期或者非周期地排列而成,其描述方式可分为等效媒质和空间编码两种形式。由等效媒质描述的超材料(或超表面)我们称之为新型人工电磁媒质,由空间编码描述的超材料(超表面)我们称之为编码超材料(超表面)和数字超材料(超表面)。对于新型人工电磁媒质,人们通过自由设计单元结构、单元排列方式、以及单元各向异性,可以根据意愿控制等效媒质的媒质参数,实现自然界中不存在或者很难实现的介电常数和/或磁导率,进而控制电磁波。本成果对于新型人工电磁媒质对电磁波的调控作用,例如隐身衣、电磁黑洞、雷达幻觉器件、远场超分辨率成像透镜、新型透镜天线、隐身表面、极化转换器、人工表面等离激元器件及混合集成电路等。技术创新点及参数对于编码和数字超材料(超表面),我们提出基于空间编码调控电磁波的新思路。其中,一比特编码超材料选用相位差接近180度的两种基本单元(记为0单元和1单元),按照一定规律排列0和1单元构成超材料,以实现所需的设计功能。当电磁编码采用FPGA控制时,可实现现场可编程超材料,即单一的超材料在FPGA的实时控制下可实现多种功能(例如单波束、多波束、波束扫描、隐身功能等)。市场前景本成果获得国家自然科学二等奖。该项目突破传统模拟超材料的等效媒质表征方法，创造性地提出用 0 和 1 表征的数字超材料，建了数字编码和现场可编程超材料新体系；在国际上率先从微波传输线的角度研究人工 SPP 超材料，提出一种性能优越的超薄、可共形 SPP 传输线，开辟了基于 SPP 模式的微波领域新分支，实现了超材料研究从跟跑、并跑变成走在世界前列的跨越。

基于光纤光栅传感技术的煤矿顶板安全在线监测系统是以中国矿业大学多年来形成的顶板动态监测与支护质量检测理论、技术、软件仪器为基础，最新引进光纤光栅传感技术，进行集成创新，建立起来的新型矿用顶板动态、围岩应力、锚杆（索）受力、支架受压的在线实时监测系统。此系统将计算机技术、光纤通信与数据处理技术、传感器技术和煤矿安全技术融为一体，通过各种不同功能的光纤光栅传感器，将被测的不同形式的物理量（如应力、应变、位移、压力等）转变成便于记录及再处理的光信号，通过光纤光栅信号处理仪器对监测的数据进行处理，处理结果上传至监控主机，构成一套合理的煤矿顶板安全在线监测系统。 本系统主要分为巷道顶板在线监测和综采工作面支架工作阻力在线监测两部分，可以实现多重功能：（1）监测掘进和回采巷道的顶板离层位移与速度；（2）监测锚杆支护巷道锚杆或锚索的载荷应力；（3）监测巷道围岩或煤柱内部应力；（4）监测综采工作面支架和超前支护工作阻力；（5）井上计算机在线动态显示监测参数和超限预警；（6）该系统监测的数据自动存储，可以历史查询以及数据信息共享。 本项目研究是一项源于国家高科技研究发展计划（863计划）、自然科学基金项目、江苏省优势学科建设项目的开发项目，主要针对目前我国煤矿顶板安全监测水平低、事故突发频繁等现状，通过技术开发和煤矿实践应用相结合的技术路线，建立煤矿顶板安全监测和事故突发预警系统，从而实现煤炭资源绿色高效开采及科学采矿的理念。

大健康是未来世界发展的趋势，在未来10年内将产生10万亿美元的产业。我国在近期提出的健康中国，着眼于扩大在线健康服务，依托大数据提出诊断和治疗建议，实现大社区健康管理与大健康服务。实现这一体系的关键，在于各种柔性电子、传感器技术，与物联网、云通信技术，以及大数据与人工智能相结合。 随着经济的发展，人们对于健康的重视程度越来越高，在皮肤表面进行检测人们身体健康状况的柔性传感器，是未来电子科技发展的一个重要方向，将会有巨大的市场前景。在以智能手机为主体的电子元器件的开发日益盛行，开发一种柔性智能传感器，舒服的贴在皮肤表面，这种传感器既能够检测人们生命体征（如血压、心跳、体温、血糖等）的变化，又能够无线连接手机。医院的医生能够通过互联网、云通讯、分布式的监测和管理每个病房的病人的身体状况，既节省大量人力时间成本，又能够及时的检测到病人的生命体征变化；结合无线互联网、云通讯,能实现分布式医护,虚拟空间管理；与大数据与人工智能结合，进行智能健康管理,实现智慧医疗（图1）。 图1 基于柔性传感器的智慧医疗系统 本项目主要应用生物相容的蚕丝材料作为传感单元主要组成部分，以无线蓝牙模块与无源RFID标签作为人机数据交互单元，以大数据为手段对平台进行管理，瞄准柔性电子与智能大数据前沿领域，具有重要的科学意义。具体如下： （1）柔性电子皮肤等智能传感新技术与器件开发 近年来，蚕丝等柔性材料作为医用生物材料渐渐进入人们的视线，具有良好的生物相容性和极佳的力学性能。以此为基础开发柔性电子制造技术，通过柔性材料的光刻、打印等加工技术，制备传感单元。 （2）人体传感信号实时监测的云系统的开发 通过建立皮肤表面传感器无线信号传输技术，实现体温、心跳等信号的远程监测，符合国家精准医疗精神。通过云系统可对老年社区、医院等场所进行智能化、集成化的监控，实现健康的大数据管理。除此以外，也可实现个体的远程诊疗体系。向“健康中国2030”靠拢，依托大数据提出诊断和治疗建议。 （3）将系列传感器材料制备技术与无线信号传输云平台结合，实现个人和医院的对自身和病人的健康指标数据进行检测和管理。以此无线体征检测的平台框架为基础，后续又可以引入更多传感与控制体系，适应场景的多样化。 二、前期研究基础 （1）模仿神经元突触的蚕丝忆阻器 在神经系统中，当神经冲动从轴突传导到末端时，Ca2+离子大量涌入突触前膜引起递质的分泌，从而改变突触后膜的导电性。我们通过仿生该过程，利用Ag+离子在外加电场作用下WK@AuNCs蚕丝蛋白薄膜的迁移行为来模拟阻值渐变和阻值记忆的过程。其电学特性表明其具有独特的突触特性，并具有突触学习能力。 （2）蚕丝基应力传感器—柔性电子皮肤 人体电子皮肤传感器是未来传感器发展的新方向之一，超薄超柔的特性使其可以在人体几乎难以察觉异状的情况下，完成多种生理指标的采集。我们通过研制柔性压力传感器，已在运动检测、发声检测、脉搏检测等方面开展了大量研究。 （3）纤维传感器 可穿戴设备在未来智能装备领域具有广泛的应用前景，而我们平时穿戴的衣物均是由纤维编织而成，智能穿戴设备设计的最高境界为对其本身必须的纤维材料的功能化。我们通过对纤维材料进行改造和设计，制备除了纤维状温度、压力传感器。对纤维传感器进行编织可实现多维度传感，并可适应多种场景，这项工作与传统纺织行业结合开创了尖端智能科技研究新领域。

本实用新型公开了一种基于无线传感网络的温室环境监控装置，包括：环境采集单元，用于采集温室内部的环境状态信息；环境调控单元，用于调控温室内部的环境状况；视频监控单元，用于获取温室内部的实时监控视频；控制单元，用于依据所述环境状态信息向环境调控单元发出环境调控信号，还用于获取温室内部的实时监控视频，该控制单元与环境采集单元、环境调控单元以及视频监控单元无线通信。本实用新型基于无线传感网络的温室环境监控装置，可以实时采集和传输环境信息数据，并将环境信息数据进行统一管理，便于用户对温室内部环境信息的获取以及对温室内部环境的控制。

本项目属于光纤传感领域。项目适应多种应用环境和工程需求，发明了高精度、高稳定混合式光纤传感解调技术，恶劣环境下高可靠性光纤多传感器封装技术，多波段混叠式光纤多气体传感技术和混合式光纤传感组网融合技术。授权发明专利56项，其中美国专利3项。制定国家军用标准1项。获光纤传感产品测试认证38项。已应用到多项国家航空航天试验及电力、石化重大关键基础设施工程安全监测上，在光纤传感安全监测领域起到引领作用。