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成果介紹基片集成類導波結構是近十幾年發展起來的一類新型平面集成高性能導波結構，2011年被國際微波雜志列為“改變未來無源與控制器件的十大非凡發明”之首（Microwave Journal, Nov. 2011）。本項目組是國際上這一領域的主要貢獻者之一，在國家自然科學基金委創新群體基金和國家973項目等的資助下，對基片集成類導波結構的傳輸特性、諧振特性、損耗機理、模式轉換機理、極化轉換機理等科學問題及其在多個分支的創新應用開展了系統深入的研究，建立了精確有效的設計方法，構建了基礎設計公式，提出并命名了半模基片集成波導等新型導波結構，提出了一系列基片集成類無源元件新結構等。技術創新點及參數1、在國際上最早提出并發展了適合于周期性基片集成類導波結構的頻域有限差分和直線法全波分析模型，揭示了其傳輸機理，并在此基礎上構建了一組閉式設計公式。這組公式已被廣泛用于基片集成類導波結構元器件的設計。相關代表作單篇正面他引均超過150次。2、提出并命名了半模基片集成波導、折疊半模基片集成波導等新型導波結構，系統研究了其導波特性、損耗機理和模式轉換機理等，構建了設計公式，并在此基礎上發展了一系列新型微波毫米波高性能元器件，其中代表作單篇正面他引均超過100次。3、提出了多種基片集成波導無源新結構，深入研究了其諧振特性、耦合特性和損耗機理，并在此基礎上發展了一系列高性能新型元器件及單基片集成系統。相關代表作合計正面他引350余次。4、在基片集成波導天線輻射機理研究的基礎上，突破了經典Elliott設計公式的局限性，建立了相應的分析模型和設計方法，發展了一系列新穎的高性能基片集成類天線及陣列，相關代表作由于其基礎性和創新性被合計正面他引300余次。市場前景項目研究成果已獲54項授權國家發明專利，其中部分專利已進行技術轉讓并應用于企業產品中。

該項目以基片集成類導波結構的工作機理與創新應用為主線，對這類結構及器件的傳輸特性、損耗機理等基礎科學問題進行了深入研究，提出了半模基片集成波導等多種新型平面導波結構，發展了相應的設計方法，并發明了一系列新型高性能微波毫米波器件，部分器件已得到實際應用。

近日，清華大學航院、柔性電子技術研究中心馮雪教授課題組在《國家科學評論》（National Science Review）在線發表了題為“可抑制運動噪聲的類皮膚可穿戴連續血壓監測系統”（Wearable skin-like optoelectronic systems with suppression of motion artifact for cuff-less continuous blood pressure monitor）的論文，描述了課題組制備的一種柔性超薄光電傳感器件與電路系統，能夠自然貼附在人體皮膚上實現醫學意義上的連續血壓和血氧測量，并實時無線傳輸數據到智能設備終端。該系統利用類皮膚可延展傳感技術建立了新型連續血壓測量方案，為解決血壓和血氧長期動態監測提供了一條新途徑。同時，此類柔性可穿戴設備是遠程醫療的重要突破，能夠為遠程監測提供醫療級硬件，解決精準醫療數據遠程獲取難題。類皮膚連續血壓監測系統示意圖心血管疾病及其相關并發癥已經成為威脅人類生命和健康的重大隱患。根據世界衛生組織（WHO）估計，每年大約有1790萬人死于心血管相關疾病，占全球死亡總數的31％。目前，最常用的血壓測量方案為袖帶加壓法。該方法需要袖帶捆綁在人體手腕或手臂處，測量過程不方便，也無法實現連續血壓監測，影響個人的生活質量和自我監測長期依從性，在便利性及連續測量等關鍵問題上仍未突破。類皮膚血壓監測器件實物圖針對上述問題，馮雪教授課題組發展了基于光學原理的血壓監測方案，利用生物兼容性材料制備了可以與人體自然共形貼附的光電系統。通過測量血液對不同波長的光波吸收情況，判斷血液的容積和流速變化，從而測量出血氧和血壓值。馮雪課題組結合多年的力學研究基礎和可延展柔性電子器件設計經驗，通過虛功原理建立了專門應用于柔性光電子系統的血壓測量模型，并提出了基于多波長測量的光路差分方法，用來抑制由人體活動等帶來的噪聲干擾，從而精確測量脈搏波播速，實現連續血壓的精確監測并動態實時傳輸到智能終端。臨床試驗表明，與有創連續血壓測量相比，該類皮膚血壓監測系統測量的血壓值絕對誤差小于10 mmHg，具有重要的臨床應用價值。清華大學馮雪課題組長期致力于研究可延展／超柔性等超常規微器件與大規模集成技術，所發展的柔性電子技術應用于健康醫療、智能感知及重大裝備，近年來在《科學進展》（Science Advances）、《先進材料》（Advanced Materials）、《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）、《力學和固體物理學期刊》（Journal of the Mechanics and Physics of Solids）等期刊發表一系列高水平論文。航院、柔性電子技術研究中心李海成博士為文章第一作者，馮雪教授為論文通訊作者，參與該工作的還有北京清華長庚醫院許媛主任團隊。該項研究得到了國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）、國家自然科學基金等的資助。

微流體數字化技術通過對裸結構的微噴嘴實施脈沖的慣性力，使微量流體在慣性力與黏性力交替作用下實現微流體的脈沖流動，從而實現數字化可控的微量流體的噴射，適用于液體微噴射、粉體微噴射等領域。 成熟度：基于非晶態玻璃材料毛細加工原理，進行了拉制、鍛制、殘余應力熱處理等工序研究，制作了出微納米級的微噴嘴、微管道。以玻璃微噴嘴制備儀為平臺研究了不同拉制參數、鍛制參數對微噴嘴幾何形狀的影響規律。基于微流體脈沖驅動-控制技術，分別采用拉制、鍛制的微噴嘴穩定地制備了均一的微液滴。 微流體

采用光互連技術可以有效的解決集成電路進一步發展的尺寸限制同時可以極大的提高芯片間信息傳輸的速度和頻率。Si基光子集成是實現集成電路光互聯的核心技術和重要研究方向。然而，Si因為其間接帶系的特性很難作為發光材料使得Si基光源的缺失成為制約Si基光子芯片的瓶頸，而傳統Ⅲ-Ⅴ族材料如GaAs，InP等由于優良的光電轉換效率已經在光電子器件領域得到廣泛的應用。因此，Si基與Ⅲ-Ⅴ的集成是實現Si基光子芯片的一種理想途徑。

針對汽車電子、5G通訊基站、航空航天及電力電子設備等功率電子元器件難以在高溫、大電流/電壓、潮濕等惡劣工作環境下服役的難題，并且要求芯片封裝互連接頭尺寸更小、高溫穩定性更好、可靠性更高，本團隊首次采用超聲輔助納米燒結的新型互連工藝，利用納米銀包銅顆粒作為焊料，成功獲得大功率器件高溫高可靠服役要求的互連接頭，為高功率芯片貼裝高導熱界面制造提供了新材料和新工藝。

本項目通過多年研究，發現了物質/結構在太赫茲波段產生的共振、吸收、折射、濾波、偏振等多種新現象和新效應。發展了太赫茲波物質探測、低損傳輸、高速控制和光譜成像的新手段和新方法。在太赫茲波譜應用和功能器件研究方面取得了重要進展，研制出多種實用化的太赫茲功能器件。近5 年來在Appl. Phys. Lett., Optics Letter, Optics Express, J. Opt. Soc. Am.等國際主流期刊上總共發表SCI 論文57 篇。申請國家發明專利22 項，已授權專利7 項。本項目多項研

本發明公開了一種基于憶阻器件的神經元電路，本發明中，突 觸陣列的憶阻器選用部分易失性雙極性電阻轉變器件，表達神經元膜 電位的憶阻器選用易失性電阻轉變器件，構建神經元電路，并具有突 觸基本單元。該神經元電路能夠實現生物神經元中的整合放電功能， 表達出局部分級電位，突觸具有部分易失性，可以表達活動時序相關 的可塑性，與生物學上神經元與突觸在信息存儲、傳遞與處理方面有 極大相似性。本發明可以為硬件模擬大腦神經網絡結構提供基