動物鼻子不僅可以靈敏快速地檢測出空氣中特定氣體的濃度、準確地識別氣體的種類，還可以根據(jù)氣體濃度在時間和空間的分布變化，對氣體源進行準確定位�，F(xiàn)有的傳感器大多都無法實現(xiàn)動物鼻子的功能，尤其是在氣體源定位方面鮮有報道。然而，隨著社會的快速發(fā)展，人們對傳感器的要求不斷提高，發(fā)展具有神經(jīng)形態(tài)的傳感器，實現(xiàn)仿生嗅覺導航的特性，不僅具有重要的學術意義，而且對日常生活、工業(yè)生產(chǎn)等都具有重要的應用價值。 

中國科學院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室研究員黃偉國團隊和中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所副研究員宋健合作，通過模擬駱駝鼻子的結構，開發(fā)了一種具有神經(jīng)形態(tài)的電容式濕度傳感器。他們利用聚合物交聯(lián)網(wǎng)絡多孔結構與兩性離子濕度響應的協(xié)同效應制備出靈敏度高（~600）、響應速度快（24s-1）、遲滯時間短、具有優(yōu)異耐用性的濕度傳感器。該傳感器在經(jīng)歷了水、鹽溶液、高低溫、3000次循環(huán)形變和重壓（2000kg）等外界條件影響后，傳感信號幾乎不變，展示了良好的耐用性和強大的抗環(huán)境干擾能力。在已報道的電容式濕度傳感器中擁有快的響應速度，并可以模擬駱駝鼻子快速區(qū)分新鮮、陳舊和枯萎的葉子。此外，該傳感器還可實時監(jiān)測高溫工業(yè)廢氣的濕度水平，并具有良好的接觸式和非接觸式皮膚濕度感測特性，為實現(xiàn)無接觸人機交互輸入提供了新思路。 

更為重要的是，該傳感器表現(xiàn)出典型的神經(jīng)突觸行為，如配對脈沖易化，使其具有可調的記憶，學習和遺忘功能�；�于此，研究人員制備了一個由四個濕度傳感器和一個集成數(shù)顯屏幕組成的水源位置分析系統(tǒng)。將濕度傳感器的興奮后突觸電容準確地集成到電路中，通過對時空兩個維度的水分含量梯度變化分析，跟蹤和定位了開闊場地中的水源位置，成功地模擬出類似于駱駝的尋水行為。該工作為其他高性能生物化學傳感器和具有更廣泛應用前景的下一代智能仿生嗅覺導航傳感器提供了通用的設計原則。相關研究成果以A Camel Nose-Inspired Highly DurableNeuromorphic Humidity Sensor with Water Source Locating Capability為題發(fā)表在ACS Nano上。 

具有仿生嗅覺導航功能的電容式濕度傳感器