新型微纳传感器的开拓者——记西安交通大学电气工程学院教授张勇

本刊记者 刘 江

一步一个脚印，一个难题又一个难题地攻克，新型微纳传感领域因这个开拓者，开启了新天地。

进入21世纪，微纳技术得到快速发展，研制新型微纳传感器成为国内外的研究热潮，投身其中的每一个科学工作者都想在这片荒地上开拓出自己的领地。张勇也不例外，在微纳传感器领域上她开辟出属于自己的新天地—电离式微纳传感器。

倾心付出，从不言苦

1993年，从西安交大硕士毕业后的张勇，留校工作。2000年，张勇选择继续在母校攻读博士学位，跟随导师刘君华教授研制新型微纳传感器。在导师的悉心引导下，张勇步入了微纳传感前沿领域及先进智能信息处理技术领域，成功构造了两电极电离式气体敏感器件及其阵列，并对单一气体及混合气体进行了实验探索检测，在2001年第14届真空微电子国际会议上发表了研究成果。2003年美国人将这一结构的传感器发表在Nautre期刊上，中国仪器仪表学会因此将微纳传感器正式列为一种新型传感器，这标志着微纳传感器的诞生。昼夜不舍的深情躬耕，张勇以汗水换来了在研制新型微纳传感器及其阵列上的系列成就。

2007年，张勇提出三电极碳管阴极器件结构，突破了微纳传感器两电极结构多值敏感、不能实用的瓶颈，获得了单一气体及混合气体的单值敏感特性，这标志着新型三电极电离式微纳传感器的诞生。同时，课题组首次研究建立了基于微纳结构的两电极、三电极传感器的流体模型，通过仿真及实验验证了三电极的优越性，这对微纳传感器结构优化、性能改善起到了科学的指导作用。

气体检测，尽显锋芒

为了让自己的三电极电离式微纳传感器尽快应用于气体检测领域，张勇和相关专家等组成了微纳传感器科研团队，加紧了研究步伐。课题组组建了智能配气系统、直流及射频供电系统以及pA-nA级电流智能检测系统，采用自主研制的传感器及其阵列，成功检测了单一组分气体，并且以不分离混合气体直接检测出各组分浓度、温度、湿度等参量，准确度达到1%；具有灵敏度高、集成度高的优势。在碳纳米管传感器及其在线检测的某些关键技术方面，达到国际先进水平。科研成果已获得26项发明专利授权，并在Nature出版集团的科学报道（Scientific Reports）上发表。

把科研成果播撒在祖国的大地上。基于自主研制的新型三电极电离式微纳传感器及其阵列，张勇陆续开展了2009年国家高技术研究发展计划探索导向类专题课题及两项国家自然科学基金项目等十余项科研项目的研究。研究成果成功运用于电力变压器、GIS开关的状态监测、故障诊断及环境监测中。张勇还积极与科技公司合作，将自己研制的一种微纳米碳纳米管薄膜三电极传感器技术进行转让，为微纳传感器的产业化打下基础。目前张勇是国际电气与电子工程师IEEE学会高级会员，中国能源学会专家委员会能源装备专家组委员，西安交通大学电力设备与电气绝缘国家重点实验室的固定研究人员，传感器、电介质应用及等离子体技术领域的多个国际知名刊物的论文评阅人。

不忘初心，砥砺前行

四度春风化绸缪，几番秋雨洗鸿沟；黑发积霜织日月，粉笔无言写春秋。从1993年执教至今，张勇站在《传感器原理》及《智能传感器系统》等多门相关课程的讲台上，积极倡导并执行实践教学理念，通过自主学习、自主训练、自主应用、自主提高的四段渐进交互式教学模式，向学生传授传感器原理与智能化技术。

作为一名女教师，张勇事业家庭两不误。在教育事业上兢兢业业，始终践行着传道授业解惑的职责。一分耕耘一分收获，张勇先后获得了王宽诚育才奖、陕西省高等教育教学成果奖一等奖以及高等教育国家级教学成果二等奖；培养了1名博士后、约30名博士及硕士研究生，包括1名硕士留学生；其中两名学生获得了国家奖学金。在生活上张勇尊老爱幼、相夫教子，勇挑家庭重担；在她的呵护教导下，儿子以优异的成绩考上了知名大学。真正的梦想，永远在现实之中，更在坚持之中。张勇说，不忘初心，为开拓创新科研与教育并进之路飒沓前行。