【科技动态】超材料蒙皮：给车辆穿上智能“外衣”
在智能手机引爆移动互联网之后，智慧城市、智能交通、智能家居等与智能相关联的词汇以迅雷不及掩耳之势进入我们的生活，仿佛一下子我们就进入了“智能”时代。在2015美国拉斯韦加斯国际消费类电子产品展览上，智能车辆“一枝独秀”，包括奥迪、奔驰、宝马在内的10个主流汽车厂商竞相推出了新研发的智能汽车、无人驾驶技术、车载系统以及车联网形式的新尝试。同时，各大IT厂商也纷纷加入到智能汽车硬件与软件系统开发中，丰富着人们对于智能交通的憧憬。
“智能车辆”在普通汽车的基础上增加了先进的传感器(雷达、摄像)、控制器、执行器等装置，通过车载传感系统和信息终端实现与人、车、路等的智能信息交换，使汽车具备智能的环境感知能力，能够自动分析汽车行驶的安全及危险状态，并使汽车按照人的意愿到达目的地，最终实现替代人来操作的目的。
就像我们人类感知冷暖需要有皮肤一样，车辆要想做到“智能”也同样必须自己的“皮肤”——智能蒙皮。而要想车辆做到对环境的感知，传感器是必不可少的。目前，雷达传感器与图像传感器技术已经在智能交通领域崭露头角，传感器配合相机，可以在一张图片上同时显示多辆车的速度、距离、角度等信息，有效地监控道路车辆状况。但是，随着智能化程度的提高，车辆需要感知的因素越来越多，因此需要集成的传感器种类和数量也越来越多，传统上由敏感元件和转换元件组成的传感器很难适应其需求的发展。
超材料是指具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料，核心思想是通过复杂的人造微结构设计与加工，实现人造“原子”及其组合对电磁场的响应。超材料技术是一种前沿性交叉科技，所涉及的技术领域包括电磁、微波、太赫兹、光学、半导体、通信、物理、数学、统计等。
日前，利用超材料的设计思想，美国科学家Melik制备了一种微应力感应器，其所在科研小组在聚酰胺基材上印制铜质开口环微结构，当在整个材料上施加应力产生形变时，超材料的电磁信号会发生偏移，通过电磁信号的偏移即可判断出材料上受到应力的大小和产生的形变量。可以想象，将此类传感器用作车辆蒙皮，车辆在行驶过程中就可以检测到损伤并“感知”世界。如果针对其它的物理量设计相应的超材料传感器，并且通过不同组合印制在柔性基底上，相当于将数以万计的微型传感器嵌入在一张柔性薄膜上，就可以简单方便地贴合在车辆表面，其加工性和准确性远远超过目前的传感技术。这种智能蒙皮可以让车辆来监控自己的健康，并在任何潜在的问题变得糟糕之前进行报告。因此，它将减少所需的定期地面检查，并且零件能够及时更换，从而提高整体安全性。
同样利用超材料技术，美国杜克大学的研究人员研制出了一种超材料图像传感器，无需镜头即可拍摄照片。通过在柔性基底上印制能够捕捉不同频率光线的超材料微结构，再加上一些电路板和软件，这部只有传感器的相机就可以进行拍摄。同样也可以将这种技术应用在智能车辆蒙皮上，取代传统的摄像机。由于其柔性特质，可以与外壳一体化设计，并且可以安装在任何位置，避免监视死角的存在。通过与计算机相连，还可以自动监控车辆行驶情况，提高车辆行驶的安全性和操控性。
在全球“工业4.0”进程持续深化、“智能+”应用领域不断扩大的背景下，超材料智能结构作为战略新兴产业及人工智能革命中的代表产品，具有巨大的发展空间和良好的市场前景。超材料作为一类新兴的技术，以其结构的可设计性和柔性加工方式方面的优点，作为智能传感器在汽车蒙皮上的应用必将大放异彩。
针对超材料技术的研究，世界上主要国家都在加紧布局，我国超材料技术发展虽然晚于美国，但近几年呈现出比较迅猛的势头，深圳光启在超材料技术研发和商用化方面走在全球前列，凭借其先进的设计和制造技术，对超材料技术在航空工业、卫星通讯、无线通信以及智能结构等领域的应用进行了重点开发，其卫星平板天线、超级WiFi、智能光子等技术已经得到初步应用，在超材料智能车辆领域的布局也将全面铺开。
（作者：白穹，转载请注明出处与作者）
请关注后【战略前沿技术】后，点击历史信息或回复201503查看。
日期
标题
20150314
美国国防部瞄准未来六大颠覆性基础研究领域
20150315
人类未来十大最顶尖科学技术
20150301
《MIT科技评论》评选出2015年10大新兴技术
20150319
国防科技大学2015年招生简介（附招生专业、各省市招生联系人和历年录取分数线）
20150304
如何“正确”打开谷歌学术？
20150307
2020，中国基础研究走向何方？
20150314
科研经费报销“逼良为娼”，怎么破？
20150319
关于无人机，你需要知道的都在这里了
20150307
达沃斯发布2015十大新兴技术：飞行机器人、仿人脑芯片等技术入选
20150317
博士：学术塔尖上的“悬浮族”
请关注后【战略前沿技术】后，点击历史信息或回复201502查看。
20150205
美国DARPA十大尖端科学技术 领先当代20年
20150207
2014年度十大国防材料技术突破
20150211
如何撰写2015版国家自然基金标书（附全攻略）
20150213
院士爹对女儿的科研忠告
20150217
科技部关于开展“十三五”国家重点研发计划优先启动重点研发任务建议征集工作的通知
20150227
做科研的11条军规
20150207
智库建设急需高端人才
20150201
两院院士评选2014年中国和世界十大科技进展新闻揭晓
20150227
30个部委局办2015年工作部署汇总
20150227
45个全球免费开放的电子图书馆
请关注后【战略前沿技术】后，点击历史信息或回复201501查看。
日期
标题
20150102
2015 年度国家自然科学基金申请政策有重大调整
20150110
2014年度国家科学技术奖获奖名单
20150109
中国科研经费分配新办法出炉 "863""973"退出历史舞台
20150114
“透明计算”，凭啥摘得自然科学一等奖？
20150115
科技改变未来：预言300年后的人类
20150131
科研：新常态下的新规则
20150131
国外高效毁伤技术发展及趋势
20150116
全球百强创新机构排行榜出炉 大陆仅华为上榜
20150104
高校病了：教学之殇
20150104
科学研究方面的一些问题