新型微納傳感器的開拓者
——記西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院教授張勇

本刊記者 劉 江

一步一個(gè)腳印，一個(gè)難題又一個(gè)難題地攻克，新型微納傳感領(lǐng)域因這個(gè)開拓者，開啟了新天地。

進(jìn)入21世紀(jì)，微納技術(shù)得到快速發(fā)展，研制新型微納傳感器成為國內(nèi)外的研究熱潮，投身其中的每一個(gè)科學(xué)工作者都想在這片荒地上開拓出自己的領(lǐng)地。張勇也不例外，在微納傳感器領(lǐng)域上她開辟出屬于自己的新天地—電離式微納傳感器。

傾心付出，從不言苦

1993年，從西安交大碩士畢業(yè)后的張勇，留校工作。2000年，張勇選擇繼續(xù)在母校攻讀博士學(xué)位，跟隨導(dǎo)師劉君華教授研制新型微納傳感器。在導(dǎo)師的悉心引導(dǎo)下，張勇步入了微納傳感前沿領(lǐng)域及先進(jìn)智能信息處理技術(shù)領(lǐng)域，成功構(gòu)造了兩電極電離式氣體敏感器件及其陣列，并對單一氣體及混合氣體進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探索檢測，在2001年第14屆真空微電子國際會議上發(fā)表了研究成果。2003年美國人將這一結(jié)構(gòu)的傳感器發(fā)表在Nautre期刊上，中國儀器儀表學(xué)會因此將微納傳感器正式列為一種新型傳感器，這標(biāo)志著微納傳感器的誕生。晝夜不舍的深情躬耕，張勇以汗水換來了在研制新型微納傳感器及其陣列上的系列成就。

2007年，張勇提出三電極碳管陰極器件結(jié)構(gòu)，突破了微納傳感器兩電極結(jié)構(gòu)多值敏感、不能實(shí)用的瓶頸，獲得了單一氣體及混合氣體的單值敏感特性，這標(biāo)志著新型三電極電離式微納傳感器的誕生。同時(shí)，課題組首次研究建立了基于微納結(jié)構(gòu)的兩電極、三電極傳感器的流體模型，通過仿真及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了三電極的優(yōu)越性，這對微納傳感器結(jié)構(gòu)優(yōu)化、性能改善起到了科學(xué)的指導(dǎo)作用。

氣體檢測，盡顯鋒芒

為了讓自己的三電極電離式微納傳感器盡快應(yīng)用于氣體檢測領(lǐng)域，張勇和相關(guān)專家等組成了微納傳感器科研團(tuán)隊(duì)，加緊了研究步伐。課題組組建了智能配氣系統(tǒng)、直流及射頻供電系統(tǒng)以及pA-nA級電流智能檢測系統(tǒng)，采用自主研制的傳感器及其陣列，成功檢測了單一組分氣體，并且以不分離混合氣體直接檢測出各組分濃度、溫度、濕度等參量，準(zhǔn)確度達(dá)到1%；具有靈敏度高、集成度高的優(yōu)勢。在碳納米管傳感器及其在線檢測的某些關(guān)鍵技術(shù)方面，達(dá)到國際先進(jìn)水平?？蒲谐晒勋@得26項(xiàng)發(fā)明專利授權(quán)，并在Nature出版集團(tuán)的科學(xué)報(bào)道（Scientific Reports）上發(fā)表。

把科研成果播撒在祖國的大地上。基于自主研制的新型三電極電離式微納傳感器及其陣列，張勇陸續(xù)開展了2009年國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃探索導(dǎo)向類專題課題及兩項(xiàng)國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等十余項(xiàng)科研項(xiàng)目的研究。研究成果成功運(yùn)用于電力變壓器、GIS開關(guān)的狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷及環(huán)境監(jiān)測中。張勇還積極與科技公司合作，將自己研制的一種微納米碳納米管薄膜三電極傳感器技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)讓，為微納傳感器的產(chǎn)業(yè)化打下基礎(chǔ)。目前張勇是國際電氣與電子工程師IEEE學(xué)會高級會員，中國能源學(xué)會專家委員會能源裝備專家組委員，西安交通大學(xué)電力設(shè)備與電氣絕緣國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的固定研究人員，傳感器、電介質(zhì)應(yīng)用及等離子體技術(shù)領(lǐng)域的多個(gè)國際知名刊物的論文評閱人。

不忘初心，砥礪前行

四度春風(fēng)化綢繆，幾番秋雨洗鴻溝；黑發(fā)積霜織日月，粉筆無言寫春秋。從1993年執(zhí)教至今，張勇站在《傳感器原理》及《智能傳感器系統(tǒng)》等多門相關(guān)課程的講臺上，積極倡導(dǎo)并執(zhí)行實(shí)踐教學(xué)理念，通過自主學(xué)習(xí)、自主訓(xùn)練、自主應(yīng)用、自主提高的四段漸進(jìn)交互式教學(xué)模式，向?qū)W生傳授傳感器原理與智能化技術(shù)。

作為一名女教師，張勇事業(yè)家庭兩不誤。在教育事業(yè)上兢兢業(yè)業(yè)，始終踐行著傳道授業(yè)解惑的職責(zé)。一分耕耘一分收獲，張勇先后獲得了王寬誠育才獎(jiǎng)、陜西省高等教育教學(xué)成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)以及高等教育國家級教學(xué)成果二等獎(jiǎng)；培養(yǎng)了1名博士后、約30名博士及碩士研究生，包括1名碩士留學(xué)生；其中兩名學(xué)生獲得了國家獎(jiǎng)學(xué)金。在生活上張勇尊老愛幼、相夫教子，勇挑家庭重?fù)?dān)；在她的呵護(hù)教導(dǎo)下，兒子以優(yōu)異的成績考上了知名大學(xué)。真正的夢想，永遠(yuǎn)在現(xiàn)實(shí)之中，更在堅(jiān)持之中。張勇說，不忘初心，為開拓創(chuàng)新科研與教育并進(jìn)之路颯沓前行。