中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）易穎教授團(tuán)隊(duì)合影。受訪(fǎng)者供圖
湖北日?qǐng)?bào)全媒記者 張歆
紫外線(xiàn)輻射劑量的監(jiān)測(cè)在工業(yè)和日常生活中十分必要，但價(jià)格較貴，普及性差。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）易穎教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)出的新型紫外線(xiàn)劑量計(jì)成本不到6元錢(qián)。而這一價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯，極具轉(zhuǎn)化前景的科研成果，來(lái)源于一次“失敗”的科研。
一年前，易穎教授團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行化學(xué)材料實(shí)驗(yàn)時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室中觀(guān)察到被聚乙烯吡咯烷酮分子包裹的碳納米管被紫外線(xiàn)照射后呈現(xiàn)出跟傳統(tǒng)紫外線(xiàn)傳感器全然不同的不一樣的特性——器件電阻在紫外光照射后變大并且不會(huì)再恢復(fù)到未被照射前的初始值。
“成果做出來(lái)后，我心都涼了，整個(gè)團(tuán)隊(duì)對(duì)結(jié)果都十分困惑。”易穎博士回憶當(dāng)時(shí)的情景，“從傳感器的研究角度出發(fā)，器件的輸出信號(hào)應(yīng)該在被檢測(cè)源消失后恢復(fù)到初始狀態(tài)，這樣器件才可以循環(huán)反復(fù)使用，更符合傳感器產(chǎn)品的市場(chǎng)需求?！?/span>
團(tuán)隊(duì)研發(fā)的器件在紫外線(xiàn)輻射后的電阻保持特性，讓它與傳統(tǒng)的傳感器應(yīng)用場(chǎng)景無(wú)緣。無(wú)奈之下，這次實(shí)驗(yàn)結(jié)論被晾到一邊。
一次偶然的機(jī)會(huì)，易穎教授和中南大學(xué)物理學(xué)院孫健教授在學(xué)術(shù)交流時(shí)，“吐槽”起這項(xiàng)研究，孫健是存儲(chǔ)器件專(zhuān)家，聽(tīng)聞“負(fù)面的結(jié)論”卻興奮起來(lái)，連連贊嘆：這個(gè)特性非常有意思！
中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）易穎教授團(tuán)隊(duì)科研人員科研中。受訪(fǎng)者供圖
原來(lái)，通常情況下，精確的紫外輻照劑量依賴(lài)于高速的采樣頻率，且數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理和存儲(chǔ)需要依賴(lài)不同的組件完成，這導(dǎo)致紫外劑量監(jiān)測(cè)設(shè)備尺寸大、價(jià)格昂貴。
易穎團(tuán)隊(duì)研發(fā)的電子試紙?zhí)匦怎r明——在紫外線(xiàn)輻照的過(guò)程中，試紙的變化與輻照劑量保持簡(jiǎn)單的線(xiàn)性關(guān)系，輻照信息直接“刻”在試紙上，無(wú)法篡改，還完美地規(guī)避了傳統(tǒng)紫外線(xiàn)檢測(cè)設(shè)備在采樣、信號(hào)存儲(chǔ)處理上的難點(diǎn)。
孫健教授介紹，這意味著無(wú)需依賴(lài)存儲(chǔ)單元和高速采樣，僅僅通過(guò)簡(jiǎn)單、低成本的電阻讀取電路，就可以實(shí)現(xiàn)紫外線(xiàn)劑量的檢測(cè)、累加、儲(chǔ)存等多重功能。
雙方一拍即合，聯(lián)合開(kāi)始進(jìn)行紫外輻射檢測(cè)新方法的研究。雙方將產(chǎn)品技術(shù)細(xì)化，進(jìn)一步優(yōu)化溫度、濕度等外部環(huán)境下變化下的器件穩(wěn)定性，經(jīng)過(guò)一年的深入研究和測(cè)試，成功將原型器件制作成型。
成品的紫外線(xiàn)檢測(cè)裝置由處理信號(hào)的電路板和紫外線(xiàn)劑量電子試紙構(gòu)成，不過(guò)巴掌大小。使用時(shí)，紫外線(xiàn)照射在試紙上，使得試紙發(fā)生變化，電路板將試紙變化的信號(hào)處理后傳輸給觀(guān)察者即可。
易穎介紹，裝置可滿(mǎn)足正常條件下一天的紫外劑量檢測(cè)任務(wù)，試紙的成本不到1角錢(qián)，處理信號(hào)用的電路板約為5元錢(qián)，一張?jiān)嚰埧砷_(kāi)展多次測(cè)量，試紙更換便利，可實(shí)現(xiàn)循環(huán)反復(fù)使用。
“如果工廠(chǎng)進(jìn)行批量生產(chǎn)，成本可能還會(huì)進(jìn)一步壓縮。”易穎說(shuō)，產(chǎn)品特別適用于欠發(fā)達(dá)地區(qū)日常與紫外線(xiàn)暴露工作場(chǎng)所的個(gè)人皮膚健康監(jiān)測(cè)應(yīng)用，期待能早日將科研成果與產(chǎn)業(yè)對(duì)接，真正服務(wù)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)。
鏈接：一次“失敗”科研峰回路轉(zhuǎn) ——紫外線(xiàn)劑量計(jì)研發(fā)背后的故事
（原載 湖北日?qǐng)?bào)客戶(hù)端 2025年7月4日）
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