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項目成果/簡介:世界上有數以百萬的語言障礙患者，其中有的是由于先天缺陷導致其存在語言功能障礙，也有的是后天的一些疾病致使其喪失語言功能，語言功能障礙給他們的生活帶來了極大的困難和不便。電子人工喉是一種簡易的語言康復方法，其通常需要安裝在口內喉部，由肺部發出的氣流經過舌、唇的調制，引起人工喉膜片振動，使其發出語音信號。然而，現有電子喉助音器無法清晰還原患者聲音，發音模糊，訓練周期長，并且需要患者自己手持助

今年以來，三維數碼成像與顯示產業迅速崛起，各類三維研究和產業項目如火如荼地向著高舒適度、高臨場感新一代平板裸眼三維立體顯示技術發展。因此，結合上述傳感器和平板裸視三維顯示技術，發展新一代高靈敏、高品質三維數碼相機，將贏得新一代數碼相機的巨大應用市場和發展機會。 南開大學現代光學研究所目前承擔國家科技部973項目，研究適用于平板顯示器的高舒適度、高臨場感新一代大尺寸裸視三維立體顯示技術，目前已經研制出了基于微透鏡陣列的裸視三維顯示實驗裝置，能夠在平板顯示器的內外兩側展示大尺寸的、清晰的

01. 成果簡介 世界上有數以百萬的語言障礙患者，其中有的是由于先天缺陷導致其存在語言功能障礙，也有的是后天的一些疾病致使其喪失語言功能，語言功能障礙給他們的生活帶來了極大的困難和不便。電子人工喉是一種簡易的語言康復方法，其通常需要安裝在口內喉部，由肺部發出的氣流經過舌、唇的調制，引起人工喉膜片振動，使其發出語音信號。然而，現有電子喉助音器無法清晰還原患者聲音，發音模糊，訓練周期長，并且需要患者自己手持助音器于喉部，造成極大不便，所以亟需便于失語者攜帶、操作簡單、性能優異的新型人工喉的器件及系統研究。 本成果團隊研究的第二代石墨烯智能人工喉（WAGT）在器件柔性可貼附、聲音收發系統集成、動作監測系統、輕型可穿戴等方面有了重大突破。首先，第二代石墨烯人工喉采用了更貼合人體皮膚的紋身式薄膜作為襯底，無需膠帶粘貼，可直接貼敷在人體喉嚨，極大地提高了佩戴舒適感；其次，第二代石墨烯智能人工喉在收發聲系統方面有了雙重突破，實現了石墨烯的器件級應用至系統級應用的跨越。通過專用電路對聲音信號的放大和轉換，第二代石墨烯智能人工喉首次將收聲系統和發聲系統連接起來，實現了聲音輸入到輸出的閉環，并可以通過示波器實時觀測喉部運動情況。接著，通過與單片機的結合，該器件可以將人體喉部的不同動作“翻譯”成不同的聲音，實現了動作發聲系統。通過連接解碼器，該器件還可以播放任意音樂。最后，第二代石墨烯智能人工喉系統可通過臂包穿戴在胳膊上，首次實現了石墨烯人工喉的可穿戴功能。未來將進行體積更小及功能更多的集成，有望實現像“創可貼”一樣貼附在人體喉部并幫助失語者“開口說話”。圖1. 可穿戴的第二代智能石墨烯人工喉系統02. 應用前景 第二代智能石墨烯人工喉集收聲和發聲于一體，可直接貼附于失語者喉部，并將喉部的不同動作轉化為對應聲音，有望幫助失語者正常與他人“交談”。在未來，該器件將與聲紋識別、機器學習等技術結合，在語音識別、家庭醫療等領域具有廣闊前景。03. 知識產權 已獲得國家發明專利授權2項。04. 團隊介紹 本成果項目團隊負責人為任天令教授，清華大學信息科學技術學院副院長，教育部長江學者特聘教授，國家杰出青年基金獲得者，清華大學環境與健康傳感技術研究中心副主任。擔任IEEE電子器件學會副主席（中國大陸首次）、國際微電子領域頂級學術會議IEDM執委（中國大陸首次）、IEEE電子器件學會教育委員會主席（中國大陸首次）、中國微米納米技術學會理事等。近年來，承擔國家自然科學重點基金、國家重大科技專項、國家公益性行業科研專項、國家重大儀器專項、國家863計劃、國家973計劃等多項國家重要科技項目，做出一系列具有重要國際影響的創新學術成果。主要研究方向為智能微納電子器件、芯片與系統，包括：智能傳感器與智能集成系統，二維納電子器件與芯片，柔性、可穿戴器件與系統，智能信息器件與系統技術等。在國內外重要學術期刊和會議發表重要SCI期刊論文400余篇，國際微電子領域頂級學術會議IEDM論文11篇；獲國內外發明專利70余項，入選2018年愛思唯爾（Elsevier）“中國高被引學者”（微電子領域唯一入選者）。獲2018年電子學會自然科學一等獎，“石墨烯智能人工喉”榮獲科技導報評選的2017“中國十大重大技術進展”，“人工智能微納電子器件”榮獲2017“清華大學十大重大學術成果”，石墨烯“人工喉”在2018年全國科技活動周被評為“最受公眾喜愛項目”，還入選2018年中國國際智能產業博覽會十大“黑科技”創新產品（從1082項創新產品中脫穎而出）。團隊成員有副教授、助理教授、助理研究員等7人。05. 合作方式 技術許可。06. 聯系方式 郵箱：qyc16@mails.tsinghua.edu.cn、liuyi2017@tsinghua.edu.cn

聚集誘導發光（Aggregation-induced-emission, AIE）現象指的是分子在聚集態下光致發光遠高于分散態下的光致發光現象，已經被廣泛應用于各類發光材料的構筑中。

甜菊糖甙是從菊科草本植物甜葉菊中提取而來的一種甜味劑，國內外已經有幾百年安全食 用的歷史。甜菊糖甙除了有甜度高、熱量低等優點之外，還具有耐熱、穩定、防腐等性能，加 到食品、藥品、化妝品等產品中不易變質。除此之外，還具有降血壓、血糖、膽固醇和調節免 疫功能等生理活性。 本項目貫穿了甜葉菊的水提，絮凝，吸附，脫鹽，脫色精制出甜菊糖的全過程。產品質量 達到國家標準。包括了水提，絮凝，大孔吸附樹脂吸附，強酸樹脂脫鹽，弱堿樹脂脫色，濃縮 精制和含量的測定等。 本技術可生產符合國家標準的甜菊糖甙 (≥80%) ，產品收率大于60%，可做為保健食品和 醫藥產品的原料。

單層半導體性過渡族金屬硫屬化合物（MX2:MoS2, WS2等）是繼石墨烯之后備受關注的二維層狀材料。該類材料具有優異的電學性質、強的光物相互作用、高效的催化特性等優點，在光電子學器件、傳感器件、電催化產氫等領域具有非常廣闊的應用前景。單層MX2材料的批量制備和高品質轉移是關鍵的科學問題。現有方法仍面臨著諸多重大挑戰，例如， 難以實現晶圓尺寸的層數均勻性、單晶疇區小、生長速度緩慢、生長襯底價格昂貴、轉移過程復雜、容易引入污染物等。 北京大學研發課題組是國內較早開展相關研究的課題組之一，在單層MX2材料的可控制備、精密表征和電催化產氫應用方面取得了一系列重要進展：基于范德華外延的機理，他們在晶格匹配的云母基底上首次獲得了厘米尺度均勻的單層MoS2(Nano Lett. 13, 3870 (2013))；在藍寶石上獲得了大疇區單層WS2(ACS Nano 7, 8963(2013))；發展了一種新型的金屬性箔材(Au箔)基底，實現了疇區尺寸可調單層MoS2的制備，借助STM/STS表征技術建立起了材料原子尺度的形貌/缺陷態、電子結構和電催化析氫之間的構效關系。

我國的大飛機發展計劃，為我國鋁合金的發展提供了新的機遇。飛機的60-75%的構件是鋁合金。航空鋁合金是鋁合金中高技術含量，高投資，高附加值產品。我國的C919客機已下線，但是該飛機所用的材料主要依賴進口，急需國產化。同時我國軍用飛機的大型鋁合金材料依然不能滿足軍機發展的需要。最近，國務院和中央軍委大力倡導“民參軍”，鼓勵民營企業參加國防軍工生產。所以該項目計劃建設年產20萬噸鋁合金板帶生產線，其中航空鋁合金板帶5萬噸，其余為工業中厚板。 該項目采用了東北大學發明的兩項關鍵技術-1）電磁-氣刀連鑄技術；以解決高質量錠坯制備，這一制約航空鋁合金發展的關鍵技術，和2）鋁合金電流場熱處理技術，包括電流場均化和電流場固溶時效，在降低成本的同時，保證材料的性能，均有較高的效益。 一般客機自重為30噸左右，戰斗機為10-20噸，大型運輸機為60-80噸，其中60-70%為鋁合金，則按一架飛機平均自重30噸估算，約需鋁合金20噸左右，則需要的鋁合金材料為200噸左右，80-90%被加工掉。如果我國飛機材料能達到500架/年，這需要10萬噸鋁合金。由于現在飛機大部分部件都采用板材機加工方法，所以板材要占80%，既8萬噸。 同時我國的戰車、炮車、軍車等正在實現輕量化，也需要航空鋁合金，預測每年要達到30-50萬噸。 同時，該生產線還可以生產民用中厚板，包括罐車、動車車廂、鋁合金煤車等，預測需要30-50萬噸。 因此包括航空鋁合金在內，我國每年鋁合金中厚板的需求量可以達到80-100萬噸，且隨著我國飛機制造和高鐵發展，需求量還會增加。 招商方向引導 金屬結構材料，輕合金加工行業。可以新建，也可以在原鋁合金加工廠改造升級。

大尺寸測量的用途十分廣泛，幾乎應用到大型產品的設計研發、裝配成型、驗收交付等各個環節，在航空航天、車輛船舶、風電、水利工程、雷達天線、重型機械等領域的需求尤為突出，在現代大型機械制造業中扮演著極其重要的角色。