在石化工業(yè)中，傳感器設(shè)備需要在從炎熱的沙漠高溫到接近北極寒冷的氣候范圍內(nèi)進(jìn)行管道壓力監(jiān)測(cè)；在核電站中，各種核反應(yīng)堆在300-1000攝氏度的范圍內(nèi)運(yùn)行，進(jìn)行中子暴露和氫儲(chǔ)存以在高壓下進(jìn)行測(cè)試；深地?zé)峋臏囟纫喔哌_(dá) 600攝氏度。這些涉及極端環(huán)境作業(yè)的關(guān)鍵行業(yè)領(lǐng)域，無(wú)不需要特制的傳感器用于在惡劣的條件下進(jìn)行測(cè)量和監(jiān)控眾多因素，以確保作業(yè)人員的安全和機(jī)械系統(tǒng)設(shè)備的完好性。

據(jù)《先進(jìn)功能材料》雜志最新一期的封面文章《由柔性超寬帶隙單晶 AlN 薄膜制成的在極高溫度和極端環(huán)境下工作的壓電傳感器》介紹，休斯頓大學(xué)的研究人員基于關(guān)鍵行業(yè)的特殊需求，研發(fā)了一款新型氮化鋁傳感器，可在高達(dá)900攝氏度或1,650華氏度——地球上最熱的熔巖類(lèi)型鎂鐵質(zhì)火山熔巖噴發(fā)時(shí)的溫度——的環(huán)境下工作。“能夠承受這種極端環(huán)境的高度敏感、可靠和耐用的傳感器對(duì)于這些應(yīng)用程序的效率、維護(hù)和完整性是必要的”。休斯頓大學(xué)機(jī)械工程副教授Jac-Hyun Ryou說(shuō)。

在產(chǎn)品研發(fā)的過(guò)程中，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，傳感器的靈敏度跟帶隙——激發(fā)電子和提供電導(dǎo)率所需的最小能量有關(guān)，而靈敏度的下降便是由于帶隙不夠?qū)挕Ｓ谑牵麄冊(cè)谠仁褂脝尉У墸℅aN）薄膜開(kāi)發(fā)了III-N壓電壓力傳感器的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了一種帶有氮化鋁（AlN）的傳感器，將運(yùn)行環(huán)境從350攝氏度升級(jí)到1000攝氏度——壓電傳感器中最高的工作溫度。在研究中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)AlN提供了更寬的帶隙和更高的溫度范圍。而隨之而來(lái)的問(wèn)題則是，對(duì)涉及合成和制造高質(zhì)量、柔性薄膜AlN的技術(shù)挑戰(zhàn)。

據(jù)研究團(tuán)隊(duì)介紹，帶有氮化鋁（AlN）的壓電傳感器，除了能在高溫下工作外，還具有很好的柔韌性。未來(lái)將可用于研制可穿戴傳感器，在個(gè)人醫(yī)療和精確傳感軟體機(jī)器人領(lǐng)域大顯身手。