清华大学:石墨烯新应用

DT半导体材料 2025-04-06 18:20

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华为、蔚来、东风汽车、中兴通讯、爱国者、慕德微纳、元素六、沃尔德、普莱斯曼、宁波晶钻、左文科技、天科合达、英诺激光、特思迪、科猛碳极、英谷激光、长沙埃福思、杭州银湖激光......等企业都将参与2025(第五届)碳基半导体材料与器件产业发展论坛(4月10-12日 浙江宁波),共同探索AI驱动下,金刚石半导体“金刚石+”SiC/GaN/碳纳米管、石墨烯半导体的最新突破和低成本应用,欢迎扫码报名:


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欢迎报名交流,探索碳基半导体


【DT半导体】获悉,声音作为自然界最普遍、最有效的互动方式之一,面临着一个矛盾的挑战:它极易受到环境噪声的干扰,同时又能扰乱安静的环境。这种对立强调了对自适应声学技术的迫切需要。本文,清华大学杨轶 副教授、陶璐琪 副研究员、任天令教授团队在《Chemical Engineering Journal》期刊发表名为“Spider silk-inspired environmentally adaptive intelligent graphene artificial throat”的论文,研究受蜘蛛网启发的石墨烯人工喉(GAT)系统,它能够根据环境声学条件动态调整灵敏度。石墨烯人工喉利用机械应变调制在高灵敏度和低灵敏度模式下工作,在安静的环境中能清晰识别语音,在嘈杂的环境中能有效过滤噪音。


经计算,该设备的动态范围 (DR) 为 8.12 dB,即设备的灵敏度范围。这一范围可确保设备在不同的环境条件下都能适应并有效工作。在 80 分贝的白噪声下,GAT 的语音识别准确率达到 91.07%。此外,我们还将 GAT 集成到机器人的双耳听觉系统中,使用应变可调 GAT 进行信号分辨,实现了精确的声音定位,准确率高达 99.42%。所提出的 GAT 为人类交流和机器人听觉感知提供了一个多功能解决方案,在广泛的现实世界应用中具有强大的性能。


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图1GAT器件原理图及结构。


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图2.GAT 的应变响应和稳定性。


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图3.语音辨别和喉咙运动检测。


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图4.GAT 系统在安静和嘈杂环境中的性能。


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图5.自适应系统架构和性能评估。


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图6.机器人听觉感知和方向识别系统


在这项研究中,我们开发了一种通过应变调制实现自适应灵敏度的 GAT。受织网蜘蛛听觉传感机制的启发,GAT装置利用类似的原理来提高其性能。该装置设计独特,采用带有振动翼的中空结构,通过允许更大的结构变形自由度,大大提高了压阻灵敏度。这增强了 GAT 在复杂环境中探测微弱声学信号的能力。


研究结果表明,GAT 能有效地检测语音声音,并能适应安静和嘈杂的环境,在80dB 的白噪声下,其动态范围达到 8.12 dB,语音识别准确率达到 91.07 %。此外,GAT 还被集成到机器人应用的双耳听觉系统中,利用 WD 机制处理 GAT 之间的差分信号。该系统实现了精确的声音定位,准确率达到 99.42%,突出显示了 GAT 在现实世界场景中精确定位声源的能力。


这项研究为开发自适应语音识别和听觉定位技术提供了一个新平台。通过模仿织眶蜘蛛等生物的生物听觉系统,GAT 为真实世界应用中的动态灵敏度调整提供了一种前景广阔的方法。虽然这项工作证明了 GAT 系统在受控条件下的潜力,但其在更复杂的真实世界环境因素(如汗液和温度变化)下的稳定性还需要进一步验证[52]。尽管如此,这项研究为人机交互、可穿戴传感器和机器人听觉系统的创新开辟了新的可能性,使GAT成为一种应用广泛的有前途的解决方案。



参考信息本文部分素材和图片来自功率半导体技术实验室及网络公开信息,本平台发布仅为了传达一种不同观点,不代表对该观点赞同或支持。如果有任何问题,请联系 19045661526(同微信)


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2025(第五届)碳基半导体材料与器件产业发展论坛

4月10-12日     浙江 宁波


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论坛信息

Forum Info

论坛主题:创新·融合(金刚石&"金刚石+")
论坛时间:2025年4月10-12日
论坛地点:浙江宁波  
名誉主席:邹广田,中国科学院院士
论坛主席:江南,中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员
执行主席:邬苏东,甬江实验室研究员

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论坛组织

Forum organization

主办单位:DT新材料
联合主办:
中国科学院宁波材料技术与工程研究所功能碳素实验室
甬江实验室
宁波工程学院
浙江省海外高层次人才联谊会材料与工程分会
协办单位:
宁波盈诺科技孵化有限公司
支持单位:
中国电科碳基电子重点实验室
河北工业大学先进激光技术研究中心
金刚石激光技术及应用协同创新中心
中关村天合宽禁带半导体技术创新联盟
业务指导单位:
宁波高新区组织部
支持媒体:
DT半导体、洞见热管理、Carbontech、DT新材料、DT芯材、化合物半导体、芯师爷、微纳研究院 Ideal Media

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论坛设置

Forum Settings


4月10日(星期四)

14:00-19:30  大会签到、注册

15:00-17:30  闭门会议(邀请制)


4月11日(星期五)

09:00-12:00  开幕活动、主论坛专题报告

12:00-13:30  午餐

13:30-18:00  专题报告

18:30-20:00  欢迎晚宴


4月12日(星期六)

09:00-12:00  专题报告

12:00-13:30  午餐

14:00-16:30  专题报告


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*部分题目为报告方向,最终报告情况以现场为准*

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