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本發(fā)明公開了一種基于納米壓電纖維的柔性能量捕獲器件及其制備方法。所述器件自下而上依次包括：柔性基材、電極層、壓電纖維層、保護(hù)層；所述柔性基材為柔性絕緣塑料薄膜；所述壓電纖維層為 PVDF 纖維。通過采用柔性基材，采用照相制版工藝制備梳狀電極，并選擇合適的靜電紡絲參數(shù)沉積 PVDF 壓電纖維，無需再對(duì)壓電纖維進(jìn)行極化，使纖維整齊排列、減小纖維缺陷，能夠簡(jiǎn)化納米壓電纖維能量捕獲器件制備工藝，提高能量轉(zhuǎn)換效率，尤其是對(duì)彎曲運(yùn)動(dòng)機(jī)械能的捕獲效果。

憶阻器具有運(yùn)行功耗低、讀寫速度快、集成密度高等優(yōu)勢(shì)，在信息存儲(chǔ)、邏輯運(yùn)算、類腦計(jì)算等領(lǐng)域有重要應(yīng)用，被視為推進(jìn)信息技術(shù)發(fā)展的一種變革性技術(shù)。

本發(fā)明公開了一種可調(diào)控的空間電磁感應(yīng)透明超材料器件。該 器件包括基板和位于基板上的能產(chǎn)生電磁感應(yīng)透明現(xiàn)象的金屬單元陣 列；所述金屬單元陣列包括多個(gè)陣列分布的金屬單元，所述金屬單元 包括第一金屬微結(jié)構(gòu)和第二金屬微結(jié)構(gòu)，所述第一金屬微結(jié)構(gòu)包括第 一金屬圖形，所述第二金屬微結(jié)構(gòu)包括第二金屬圖形，所述第一金屬 微結(jié)構(gòu)和/或所述第二金屬微結(jié)構(gòu)還包括半導(dǎo)體元件。本發(fā)明能有效解 決現(xiàn)有技術(shù)中不能簡(jiǎn)單快速地對(duì)電磁感應(yīng)透明超材料的工作

該成果創(chuàng)新性地基于二維半導(dǎo)體的硅基同質(zhì)器件，首次提出了類腦功能的“傳感-計(jì)算-存儲(chǔ)一體化”神經(jīng)形態(tài)芯片架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了光電傳感、放大運(yùn)算、信息存儲(chǔ)功能的一體化集成，為突破馮·諾依曼瓶頸和實(shí)現(xiàn)類腦智能提供了一種全新思路。 繆向水教授團(tuán)隊(duì)，長(zhǎng)期從事相變存儲(chǔ)器芯片、存算一體憶阻器芯片技術(shù)研究。2018年出版了國(guó)內(nèi)第一本憶阻器專著《憶阻器導(dǎo)論》，2019年團(tuán)隊(duì)93項(xiàng)三維相變存儲(chǔ)器芯片專利許可給芯片公司并合作開發(fā)產(chǎn)品，并與行業(yè)龍頭企業(yè)合作建立了聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，推動(dòng)存儲(chǔ)器芯片技術(shù)的成果轉(zhuǎn)化以及未來引領(lǐng)技術(shù)的探索。曾榮獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)2項(xiàng)、湖北省技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)1項(xiàng)。 同質(zhì)晶體管-存儲(chǔ)器架構(gòu)的原理及器件結(jié)構(gòu) 繆向水團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事相變存儲(chǔ)器芯片、存算一體憶阻器芯片技術(shù)研究。2018年出版了國(guó)內(nèi)第一本憶阻器專著《憶阻器導(dǎo)論》，2019年團(tuán)隊(duì)93項(xiàng)三維相變存儲(chǔ)器芯片專利許可給芯片公司并合作開發(fā)產(chǎn)品，并與行業(yè)龍頭企業(yè)合作建立了聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，推動(dòng)存儲(chǔ)器芯片技術(shù)的成果轉(zhuǎn)化以及未來引領(lǐng)技術(shù)的探索。曾榮獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)2項(xiàng)、湖北省技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)1項(xiàng)。

骨肉瘤是一種青少年常見的惡性骨腫瘤，目前治療手段主要是外科切除加化療，這種治療方式存在很多不足。該課題擬通過放射與基因手段聯(lián)合應(yīng)用進(jìn)行治療骨肉瘤研究，依據(jù)可信，立項(xiàng)充分。自殺基因CD/5-FC 和HSV-TK/GVC 系統(tǒng)基因治療臨床試驗(yàn)方案已經(jīng)得到了一定程度地開展，并且取得了不錯(cuò)的結(jié)果，而本課題通過輻射誘導(dǎo)基因Egr-1 啟動(dòng)子調(diào)控雙自殺基因CD/TK，治療骨肉瘤，從一個(gè)新的角度開展治療骨肉瘤的研究，立體新穎，如果該方法被驗(yàn)證可行，將會(huì)為骨肉瘤的治療提供一種新的治療手段。該課題組已經(jīng)構(gòu)建出GFP 做標(biāo)志的Egr-1 調(diào)控CD/TK 雙自殺融合基因的腺病毒載體pAdEgr-1-CD/TK，而且已經(jīng)證明其序列正確以及Egr-1 的活性，因此在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究其對(duì)骨肉瘤的治療效果，實(shí)驗(yàn)方法可行，預(yù)計(jì)能夠按時(shí)完成課題項(xiàng)目。

本發(fā)明公開了一種基于子空間融合和一致性約束的準(zhǔn)稠密匹配擴(kuò)展方法。首先獲取可靠的種子匹配，在種子匹配周圍選定待擴(kuò)展區(qū)域。然后對(duì)區(qū)域內(nèi)的所有待擴(kuò)展像素點(diǎn)進(jìn)行稠密 SIFT 特征提取，并通過子空間學(xué)習(xí)將待擴(kuò)展點(diǎn)的特征信息和位置信息進(jìn)行融合。在尋找匹配時(shí)，利用一致性約束學(xué)習(xí)一個(gè)局部非剛體變換，該變換與仿射變換·748·等模型相比可以更好地描述非平面復(fù)雜場(chǎng)景。每一次擴(kuò)展完成之后，對(duì)擴(kuò)展結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，剔除不好的匹配

本成果來自省部級(jí)科技計(jì)劃項(xiàng)目，2012年獲中國(guó)鐵道學(xué)會(huì)鐵道科技二等獎(jiǎng)（主持）。其創(chuàng)新性如下：①首次研究高速條件下電氣化鐵路腕臂支撐絕緣子抗彎強(qiáng)度特性；②首次研究高速條件下過電壓與絕緣子閃絡(luò)特性；③首次研究高速條件下絕緣子機(jī)械特性與電氣特性之間的內(nèi)在聯(lián)系。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如下：①給出高速動(dòng)車組運(yùn)行條件下絕緣子抗彎強(qiáng)度容量選擇建議值；②高速鐵路過牽引供電系統(tǒng)過電壓與絕緣子閃絡(luò)間的關(guān)系，以及不同污穢等級(jí)區(qū)域絕緣子爬距的建議值；③為高速鐵路腕臂支撐絕緣子的設(shè)計(jì)、制造、安裝、維護(hù)提供建議規(guī)則，提高設(shè)計(jì)可靠性。

用各種物理手段（電場(chǎng)、磁場(chǎng)、壓力、摻雜等）創(chuàng)造新的物態(tài)或調(diào)控不同量子物態(tài)是凝聚態(tài)物理領(lǐng)域廣受關(guān)注的研究前沿，并有巨大的應(yīng)用前景。而超短脈沖激光的飛速發(fā)展使得光激發(fā)調(diào)控復(fù)雜量子材料的晶體結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)成為可能。層狀過渡金屬二硫化物MoTe2可以形成幾種不同的晶體結(jié)構(gòu)并具有不同的物理性質(zhì)或拓?fù)淠軒ЫY(jié)構(gòu)，為調(diào)控或切換不同結(jié)構(gòu)相變提供了可能性。最近量子材料科學(xué)中心王楠林課題組和合作者利用超快泵浦探測(cè)和時(shí)間分辨的二次諧波探測(cè)技術(shù)，研究了MoTe2中兩個(gè)半金屬相之間激光誘導(dǎo)的亞皮秒時(shí)間尺度的結(jié)構(gòu)相變。 MoTe2是由MoTe6八面體結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的原子層沿c方向堆疊形成的二維材料系統(tǒng)，不同的堆疊方式具有不同晶體對(duì)稱性。1T-MoTe2在室溫時(shí)是單斜的1T’相，隨著溫度降低在250K時(shí)發(fā)生結(jié)構(gòu)相變，轉(zhuǎn)變成正交的T_d相，其中可以存在第二類外爾費(fèi)米子。王楠林課題組通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)高強(qiáng)度的近紅外激光脈沖可以在亞皮秒時(shí)間尺度內(nèi)將中心反演對(duì)稱性破缺的T_d相驅(qū)動(dòng)到具有中心反演對(duì)稱的1T’相。該相變發(fā)生的最明顯的特征是時(shí)間分辨的反射率變化中橫向剪切振蕩聲子的消失和二次諧波強(qiáng)度的急劇下降。通過選擇和改變激發(fā)脈沖的脈寬和波長(zhǎng)，從實(shí)驗(yàn)上排除了激光加熱效應(yīng)。該項(xiàng)研究首次在超快亞皮秒尺度內(nèi)實(shí)現(xiàn)了激光誘導(dǎo)的非加熱效應(yīng)引起的MoTe2晶體中第二類Weyl半金屬相與正常半金屬相的超快結(jié)構(gòu)相變。它為超快激光控制固體的拓?fù)涮匦蚤_辟了新的可能性，使超快激光激發(fā)的拓?fù)溟_關(guān)器件具有潛在的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 該工作于2019年5月22日在線發(fā)表于著名學(xué)術(shù)期刊Physical Review X（Phys. Rev. X 9, 021036 (2019)），第一作者為量子材料中心博士生張夢(mèng)瑤，王楠林教授和其研究組的董濤博士是通訊作者，量子材料科學(xué)中心王健教授研究組為該工作提供了樣品。該項(xiàng)研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、國(guó)家重點(diǎn)研究開發(fā)項(xiàng)目等項(xiàng)目的支持。

現(xiàn)階段所設(shè)計(jì)的存算一體器件單元結(jié)構(gòu)如圖 1 所示： 器件的基本結(jié)構(gòu)由波導(dǎo)和功能層（由下到上分為加熱層、電極層、保護(hù)層、相變材料（硫系化合物）層）所構(gòu)成。擬通過在當(dāng)前流行的絕緣層上硅(SOI)光子平臺(tái)上集成四氮化三硅光波導(dǎo)的方式實(shí)現(xiàn)器件的光學(xué)讀取功能，即在非常厚的硅襯底層上生長(zhǎng)一層絕緣層二氧化硅和波導(dǎo)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(dǎo)。功能層主要用于實(shí)現(xiàn)器件的電學(xué)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(fā)生相變。因此需要加熱器層具備較好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能，同時(shí)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(dāng)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(zhì)因數(shù)，且相變前后在通信 C 波段具有足夠大的光學(xué)常數(shù)反差，可在更惡劣的高溫環(huán)境下進(jìn)行操作，適用于硅基光子器件應(yīng)用。 采用的主要技術(shù)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(xué)編程、光學(xué)讀取的方法實(shí)現(xiàn)器件的存儲(chǔ)、算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能：  存儲(chǔ)功能的實(shí)現(xiàn)：擬利用相變材料晶態(tài)低透過率和非晶態(tài)高透過率分別代表二進(jìn)制中的‘1’和‘0’，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（編程）功能。例如在電極兩端施加合適的電脈沖，所產(chǎn)生電流流經(jīng)加熱層時(shí)，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(fā)生相變，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)功能。在完成上述編程操作后，從器件波導(dǎo)輸入端輸入讀取連續(xù)光。由于相變材料功能層對(duì)光強(qiáng)的吸收能力在編程和非編程區(qū)域間存在著顯著的差異，因此當(dāng)輸入光經(jīng)過波導(dǎo)后，其能量會(huì)因?yàn)橄嘧儾牧暇幊虆^(qū)域的吸收而發(fā)生改變，進(jìn)而顯著改變輸出光強(qiáng)能量。所以通過測(cè)量輸入輸出光強(qiáng)的能量之比（即透過率），可實(shí)現(xiàn)對(duì)先前編程區(qū)域的讀取。  算術(shù)和邏輯功能的實(shí)現(xiàn)：通過調(diào)整編程電脈沖的幅度和寬度可以動(dòng)態(tài)調(diào)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(shù)值，實(shí)現(xiàn)多級(jí)存儲(chǔ)功能。所以擬采用輸入脈沖數(shù)量對(duì)應(yīng)加數(shù)的方法實(shí)現(xiàn)標(biāo)量加法計(jì)算。同時(shí)由于所設(shè)計(jì)器件的讀取連續(xù)光輸出功率可視為讀取連續(xù)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(shù)和乘數(shù)的方法實(shí)現(xiàn)基本乘法運(yùn)算。除此之外還可以將器件功能層的初始狀態(tài)設(shè)置為非晶相，把晶化脈沖幅值和不足以產(chǎn)生晶化的脈沖幅值分別作為輸入邏輯‘1’和‘0’；同時(shí)設(shè)定一個(gè)判定閾值并與編程后器件透過率的變化率進(jìn)行對(duì)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(shí)現(xiàn)各種邏輯功能輸出。 ② 基于器件透射率可調(diào)特性驗(yàn)證其實(shí)現(xiàn)神經(jīng)突觸的可行性。并依托所設(shè)計(jì)人工突觸構(gòu)建人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片，實(shí)現(xiàn)圖像、語音和文本識(shí)別功能：  突觸可塑性是大腦記憶和學(xué)習(xí)的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)，也是人工類腦器件需要實(shí)現(xiàn)的首要功能。為實(shí)現(xiàn)突觸可塑性，擬把相變材料和波導(dǎo)之間的耦合區(qū)域視為仿生神經(jīng)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(diào)節(jié)從左右兩端電極輸入耦合區(qū)域的電脈沖時(shí)間差對(duì)耦合區(qū)域的光透過率進(jìn)行連續(xù)調(diào)控，進(jìn)而依托于上述存算理論模型和實(shí)物器件仿真和實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)仿生神經(jīng)突觸的脈沖時(shí)序依賴可塑性（Spike-Timing-Dependent-Plasticity, STDP)。  將不同波長(zhǎng)的光脈沖序列輸入所設(shè)計(jì)的突觸單元, 經(jīng)過相變材料的作用，脈沖強(qiáng)度發(fā)生變化，對(duì)應(yīng)于乘法器。進(jìn)而借助于微環(huán)結(jié)構(gòu)，將不同波長(zhǎng)的脈沖導(dǎo)入進(jìn)同一波導(dǎo)中，該功能類似加法器。相加后的脈沖光強(qiáng)較小時(shí)，讀取光與微環(huán)發(fā)生共振，在輸出端口沒有光強(qiáng)輸出。當(dāng)光強(qiáng)達(dá)到一定的閾值后，讀取信號(hào)不再和微環(huán)發(fā)生共振，而是傳播到輸出端口。這一過程類似神經(jīng)元脈沖信號(hào)的激發(fā)，實(shí)現(xiàn)了非線性激活函數(shù)的功能。利用上述的單個(gè)神經(jīng)元結(jié)構(gòu)，驗(yàn)證其監(jiān)督式機(jī)器學(xué)習(xí)和非監(jiān)督式機(jī)器學(xué)習(xí)。對(duì)于監(jiān)督式機(jī)器學(xué)習(xí)，權(quán)重的數(shù)值通過外部管理器設(shè)置；對(duì)于非監(jiān)督式機(jī)器學(xué)習(xí)，不再需要外部管理器來設(shè)置權(quán)重值，而是通過輸出光脈沖進(jìn)行反饋控制，調(diào)整權(quán)重值。在單個(gè)神經(jīng)元結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，更復(fù)雜的光學(xué)脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，證明該結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展性。擬設(shè)計(jì)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的每一層結(jié)構(gòu)包括三個(gè)功能單元，即收集器、分發(fā)器和神經(jīng)突觸結(jié)構(gòu)。收集器將上一層不同波長(zhǎng)的光脈沖信號(hào)收集到同一根波導(dǎo)中，分發(fā)器將光脈沖分發(fā)給多個(gè)神經(jīng)元，神經(jīng)突觸結(jié)構(gòu)則產(chǎn)生光脈沖信號(hào)，輸入給下一層結(jié)構(gòu)。基于上述結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)圖片、語音和文本的識(shí)別。 創(chuàng)新性分析：①首次研究了一款基于“電學(xué)編程、光學(xué)讀取”模式的光電混合存算一體化器件。與傳統(tǒng)電學(xué)存算一體化器件相比,擬研發(fā)的器件可以進(jìn)行長(zhǎng)距離的信息傳輸，具有傳輸帶寬高、信號(hào)間延遲低、損耗低、抗干擾、集成密度高等優(yōu)點(diǎn)。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(xiàn)出極低的光損耗。③提出了一種基于“電學(xué)脈沖刺激、光學(xué)權(quán)重調(diào)節(jié)”的人工神經(jīng)突觸。該突觸器件有望成為未來通用型人工神經(jīng)突觸，填補(bǔ)了光電混合型人工突觸的技術(shù)空白。 先進(jìn)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(tǒng)集成電路的高密度特性，且兼具光通信技術(shù)的寬頻帶、低延遲、抗干擾的優(yōu)越性能。②所采用硒參雜的相變材料不但繼承了傳統(tǒng)材料具有的快速相變轉(zhuǎn)化速度、低功耗和穩(wěn)定性強(qiáng)等特性，且本身在通信波段非晶態(tài)透明的同時(shí)還保持了相變前后足夠大的光學(xué)性能差異的特點(diǎn)。③所設(shè)計(jì)的突觸繼承了人工電子突觸和全光突觸的優(yōu)點(diǎn)，具有高集成度、低功耗、超快響應(yīng)時(shí)間、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 獨(dú)占性分析：根據(jù)已取得成果正在撰寫專利，以獲得該關(guān)鍵技術(shù)的獨(dú)有權(quán)。 

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:作為一種新的太陽能電池電池技術(shù)，有機(jī)太陽能電池具有低成本、柔性、半透明、可大面積溶液印刷等優(yōu)點(diǎn)；在應(yīng)用方面，可與當(dāng)前基于硅等的無機(jī)太陽能電池形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。特別指出的是，與鈣鈦礦太陽能電池相比，有機(jī)太陽能電池還具有環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)，在使用過程中以及使用后處理方面不會(huì)產(chǎn)生重金屬污染，其所使用的少量有機(jī)材料都是可降解的有機(jī)染料類化合物。效率、成本和穩(wěn)定性是所以太陽能電池能否應(yīng)用的關(guān)鍵要素。有機(jī)太陽能的效率目前和其它最好的太陽能電池之間的差距正在迅速縮小，目前我們實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)獲得超過 1515%的效率，是有機(jī)太陽能電池領(lǐng)域世界最高效率；成本方面，OPV具有巨大優(yōu)勢(shì)，有機(jī)材料分子結(jié)構(gòu)多樣性，成本低廉；壽命方面，因成本低廉，產(chǎn)業(yè)界對(duì)有機(jī)太陽能電池壽命的要求不如無機(jī)太陽能電池，10 年左右的壽命可以完全滿足商業(yè)化應(yīng)用，已有研究表明，OPV 壽命達(dá)到 5-7 年沒有問題，隨著研究深入，提高的 10 年以上會(huì)很快實(shí)現(xiàn)。 本項(xiàng)目圍繞有機(jī)太陽能電池的關(guān)鍵材料開展系統(tǒng)研究，1）提出了新的材料設(shè)計(jì)理念，發(fā)展了系列具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的活性層材料；2）發(fā)展了成熟的高效率有機(jī)太陽能電池制備工藝技術(shù)，制備了系列高效率有機(jī)太陽能電池光伏器件，不斷刷新領(lǐng)域內(nèi)最高太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率；3）制備了低成本、可溶液印刷柔性的透明電極，應(yīng)用于有機(jī)太陽能電池，獲得了與目前常規(guī)透明電極，如 ITO，完全相當(dāng)性能。應(yīng)用范圍:目前有機(jī)太陽能電池正處在從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用的黎明階段，因其優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，在可穿戴設(shè)備、建筑一體化等領(lǐng)域?qū)?huì)產(chǎn)生巨大的需求市場(chǎng)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外多家實(shí)驗(yàn)室已開展完全面向?qū)嶋H應(yīng)用的研究開發(fā)，隨著研究的不斷深入，有機(jī)太陽能電池的商品化生產(chǎn)應(yīng)用將會(huì)很快實(shí)現(xiàn)。效益分析:1. 具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高效有機(jī)太陽能電池活性層材料，且合成簡(jiǎn)單，成本低； 2. 具有成熟的高效有機(jī)太陽能電池制備工藝； 3. 具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的低成本、高性能柔性透明電極，不僅完全適用有機(jī)太陽能電池，亦可廣泛應(yīng)用了其它相關(guān)領(lǐng)域。