第199次-- 科学与技术前沿论坛

主题报告

绿氢关键催化材料与装备
康卓教授北京科技大学

氢能是理想的清洁能源，是面向国家重大战略需求、破局全球“碳中和”问题的关键，亦是新质生产力的典型代表。当前，绿氢的成本仍是其替代传统灰氢的主要瓶颈，而催化电极组件作为绿氢装备碱性电解槽的核心，其主导的制氢能耗、装备服役寿命与制造运营成本等核心指标亟待突破，严重制约了绿氢技术向领域主体地位快速发展。基于此，报告人围绕解水制氢催化材料活性位点设计、优势反应路径调控、界面传质优化与催化电极规模化制造应用中的关键科学问题和共性技术瓶颈，创制发展了与现有产业装备相融合的低成本、高活性、长寿命变革性纳米技术催化组件迭代产品，在工业碱性电解槽中获得了超低制氢能耗等核心性能指标突破，完成了纳米催化组件从实验室基础研发到工业化规模生产的全链条技术攻关与成果转化，助力绿色氢能产业变革式发展，服务碳中和国家战略需求。
面向血管信息与健康工程的新技术探索
顾宁中国科学院院士南京大学

血管信息与健康工程聚焦心脑血管重大疾病的系统性诊疗需求，融合材料科学、人工智能与工程医学，致力于构建“精准获取-机制解析-临床转化”一体化的新技术体系。本报告将介绍团队在磁性微纳材料方面的持续创新，开发了用于心血管MRI增强、靶向药物递送及干细胞治疗的新型铁基纳米材料，并探索其在动脉粥样硬化和心肌修复中的治疗潜力。同时，借助海量医学影像和多组学数据，构建了用于心血管疾病遗传机制解析和冠心病个体化风险预测的可解释人工智能模型。这些技术协同推动了从基础研究到临床应用的转化，为血管系统相关疾病提供了更高效、精准的诊疗解决方案。
眼部可穿戴电子材料与器件
沈国震教授北京理工大学

眼睛是人体内最复杂的器官之一，包含丰富的生理信息，例如眼压，角膜温度，pH值和一些代谢物标志物等等。智能隐形眼镜，是实现非植入式传感的重要一环。它可以通过监测一些物理信号实现诊疗，这是一种无创的方式，并且涵盖的范围很广，比如说通过电化学信号检测葡萄糖，通过光学谐振检测眼压变化等等。在获得实时的生理信号后，经过信号处理，角膜接触镜还可以作为治疗平台，提供药物释放、热疗、电刺激等。在此次报告中，将简要介绍我们团队近期在该领域取得的一些进展。
基于有机电化学晶体管的高频人工生物神经
马伟教授西安交通大学

现有计算硬件采用冯·诺依曼架构，即存储模块，处理模块和传感模块物理分离，且结构材料各不相同，严重限制了硬件的性能，并增加了能耗。本课题组通过材料与器件设计创新，成功开发出兼具传感、存储与计算功能的有机电化学晶体管（OECT），并实现其在神经形态硬件中的突破性应用。针对传统OECT在传感与存算模式下的离子动力学矛盾，研究提出垂直结构设计、聚合物沟道选择性掺杂及栅极反应控制策略，使器件同时具备多模态生物信号（心电/肌电/眼电）与物理信号（光/热/化学）的高灵敏度感知能力，以及11-bit电导状态、低编程随机性和超万秒保持时间的非易失性突触特性。基于均质集成理念，研究构建了1T1R单元组成的可重构神经网络，支持人工神经网络与脉冲神经网络架构，其在心脏疾病实时诊断和手写数字识别中分别实现100%和90%的准确率。通过创新梯度双连续结构优化离子/电子传输矛盾，器件性能显著提升：易失模式下响应速度达27 μs，非易失模式下记忆频率突破100 kHz。研究进一步开发出全OECT集成的柔性人工神经，模拟生物神经的感受器、胞体与突触功能，实现感知-处理-记忆一体化。植入实验证实其可恢复小鼠条件反射能力，工作频率覆盖生物视神经全频段（250 Hz）。该研究为高算力感存算一体芯片及可植入神经形态硬件的发展提供了重要基础。
神经形态离子光电晶体管
蒋杰教授中南大学

神经形态电子器件可以从底层硬件层面解决传统冯诺依曼架构的存算分离问题，从而引领下一代信息器件的发展。离子、电子、光子作为客观世界的基本信息载体，其独特的信息相互融合处理方式有望成为神经形态器件的新型计算范式。报告人将向大家介绍课题组在离子光电器件领域的主要工作，并汇报近期在该领域的一些进展。

第199次：功能材料器件化与产业化