導讀
據瑞典皇家理工學院（KTH）官網近日報道，該校研究人員採用石墨烯研製出迄今為止最小的加速度計。該加速度計有望成為身體傳感器與導航技術中的重要突破。
背景
石墨烯，是由單層碳原子組成的蜂窩狀結構薄片。它具有卓越的導電與機械特性以及柔性、透明等優勢，一度被譽為“新材料之王”。
導讀
據瑞典皇家理工學院（KTH）官網近日報道，該校研究人員採用石墨烯研製出迄今為止最小的加速度計。該加速度計有望成為身體傳感器與導航技術中的重要突破。
背景
石墨烯，是由單層碳原子組成的蜂窩狀結構薄片。它具有卓越的導電與機械特性以及柔性、透明等優勢，一度被譽為“新材料之王”。
（圖片來源：Tatiana Shepeleva/Shutterstock）
科學家們預測，石墨烯極有可能掀起一場席捲全球的技術革命。目前，石墨烯已廣泛應用於許多領域，例如半導體制造、太赫茲技術、超級電容、柔性電子、晶體管、傳感器、新能源、通信、醫療等。
導讀
據瑞典皇家理工學院（KTH）官網近日報道，該校研究人員採用石墨烯研製出迄今為止最小的加速度計。該加速度計有望成為身體傳感器與導航技術中的重要突破。
背景
石墨烯，是由單層碳原子組成的蜂窩狀結構薄片。它具有卓越的導電與機械特性以及柔性、透明等優勢，一度被譽為“新材料之王”。
（圖片來源：Tatiana Shepeleva/Shutterstock）
科學家們預測，石墨烯極有可能掀起一場席捲全球的技術革命。目前，石墨烯已廣泛應用於許多領域，例如半導體制造、太赫茲技術、超級電容、柔性電子、晶體管、傳感器、新能源、通信、醫療等。
石墨烯材料的未來應用（圖片來源：石墨烯旗艦項目）
今天，筆者要帶大家關注石墨烯的一個重要應用領域，該領域就是微納機電系統（MEMS/NEMS）。
MEMS，即微機電系統，是一種尺寸在幾毫米乃至更小的高科技裝置。時下，MEMS 正在邁向更小的特徵尺寸（1納米~100納米），這樣的系統又稱為“納機電系統（NEMS）”。
MEMS/NEMS 是在微電子技術（半導體制造技術）基礎上發展起來，融合光刻、腐蝕、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工以及精密機械加工等技術製作而成的高科技電子機械器件。
微納機電系統的應用範圍很廣，相關產品也很豐富，例如加速度計、麥克風、微馬達、微泵、微振子、光學傳感器、壓力傳感器、陀螺儀、溼度傳感器、氣體傳感器、質量分析儀、掃描顯微鏡探針等。
導讀
據瑞典皇家理工學院（KTH）官網近日報道，該校研究人員採用石墨烯研製出迄今為止最小的加速度計。該加速度計有望成為身體傳感器與導航技術中的重要突破。
背景
石墨烯，是由單層碳原子組成的蜂窩狀結構薄片。它具有卓越的導電與機械特性以及柔性、透明等優勢，一度被譽為“新材料之王”。
（圖片來源：Tatiana Shepeleva/Shutterstock）
科學家們預測，石墨烯極有可能掀起一場席捲全球的技術革命。目前，石墨烯已廣泛應用於許多領域，例如半導體制造、太赫茲技術、超級電容、柔性電子、晶體管、傳感器、新能源、通信、醫療等。
石墨烯材料的未來應用（圖片來源：石墨烯旗艦項目）
今天，筆者要帶大家關注石墨烯的一個重要應用領域，該領域就是微納機電系統（MEMS/NEMS）。
MEMS，即微機電系統，是一種尺寸在幾毫米乃至更小的高科技裝置。時下，MEMS 正在邁向更小的特徵尺寸（1納米~100納米），這樣的系統又稱為“納機電系統（NEMS）”。
MEMS/NEMS 是在微電子技術（半導體制造技術）基礎上發展起來，融合光刻、腐蝕、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工以及精密機械加工等技術製作而成的高科技電子機械器件。
微納機電系統的應用範圍很廣，相關產品也很豐富，例如加速度計、麥克風、微馬達、微泵、微振子、光學傳感器、壓力傳感器、陀螺儀、溼度傳感器、氣體傳感器、質量分析儀、掃描顯微鏡探針等。
微機電系統芯片（圖片來源：維基百科）
去年8月，據石墨烯材料領先供應商 Graphenea 公司官網報道，該公司與英飛凌（Infineon Technologies）、WITec GmbH、亞琛工業大學以及 Simune Atomistics S.L. 等工業和學術界夥伴合作，宣佈成功完成了 NanoGraM 項目，該項目專注於基於石墨烯的 NEMS/MEMS 器件研究。
NanoGraM 項目重點關注三類特定器件包括：石墨烯麥克風、石墨烯膜壓力傳感器和石墨烯膜霍爾傳感器。這些石墨烯器件的目標市場包括便攜式電子產品（智能手機、筆記本電腦）、汽車、工業以及智能家居等。
導讀
據瑞典皇家理工學院（KTH）官網近日報道，該校研究人員採用石墨烯研製出迄今為止最小的加速度計。該加速度計有望成為身體傳感器與導航技術中的重要突破。
背景
石墨烯，是由單層碳原子組成的蜂窩狀結構薄片。它具有卓越的導電與機械特性以及柔性、透明等優勢，一度被譽為“新材料之王”。
（圖片來源：Tatiana Shepeleva/Shutterstock）
科學家們預測，石墨烯極有可能掀起一場席捲全球的技術革命。目前，石墨烯已廣泛應用於許多領域，例如半導體制造、太赫茲技術、超級電容、柔性電子、晶體管、傳感器、新能源、通信、醫療等。
石墨烯材料的未來應用（圖片來源：石墨烯旗艦項目）
今天，筆者要帶大家關注石墨烯的一個重要應用領域，該領域就是微納機電系統（MEMS/NEMS）。
MEMS，即微機電系統，是一種尺寸在幾毫米乃至更小的高科技裝置。時下，MEMS 正在邁向更小的特徵尺寸（1納米~100納米），這樣的系統又稱為“納機電系統（NEMS）”。
MEMS/NEMS 是在微電子技術（半導體制造技術）基礎上發展起來，融合光刻、腐蝕、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工以及精密機械加工等技術製作而成的高科技電子機械器件。
微納機電系統的應用範圍很廣，相關產品也很豐富，例如加速度計、麥克風、微馬達、微泵、微振子、光學傳感器、壓力傳感器、陀螺儀、溼度傳感器、氣體傳感器、質量分析儀、掃描顯微鏡探針等。
微機電系統芯片（圖片來源：維基百科）
去年8月，據石墨烯材料領先供應商 Graphenea 公司官網報道，該公司與英飛凌（Infineon Technologies）、WITec GmbH、亞琛工業大學以及 Simune Atomistics S.L. 等工業和學術界夥伴合作，宣佈成功完成了 NanoGraM 項目，該項目專注於基於石墨烯的 NEMS/MEMS 器件研究。
NanoGraM 項目重點關注三類特定器件包括：石墨烯麥克風、石墨烯膜壓力傳感器和石墨烯膜霍爾傳感器。這些石墨烯器件的目標市場包括便攜式電子產品（智能手機、筆記本電腦）、汽車、工業以及智能家居等。
石墨烯麥克風、壓力傳感器和霍爾傳感器（圖片來源：亞琛工業大學、英飛凌與 Graphenea）
石墨烯麥克風展現出了超高的靈敏度，以及覆蓋從音頻到超聲波頻段的運行頻譜，這可以帶來許多新穎的功能。對於壓力傳感器和霍爾傳感器，應用石墨烯材料的預期優勢包括更高的靈敏度（高達100倍）、堅固性（高達5倍）、增強的信噪比以及避免工藝中的有害材料等。
創新
近日，瑞典皇家理工學院（KTH）與德國亞琛工業大學以及位於亞琛的研究機構 AMO GmbH 的研究人員們組成的國際科研團隊，採用石墨烯研製出迄今為止最小的加速度計。相關論文發表在《自然·電子學（Nature Electronics）》上。
導讀
據瑞典皇家理工學院（KTH）官網近日報道，該校研究人員採用石墨烯研製出迄今為止最小的加速度計。該加速度計有望成為身體傳感器與導航技術中的重要突破。
背景
石墨烯，是由單層碳原子組成的蜂窩狀結構薄片。它具有卓越的導電與機械特性以及柔性、透明等優勢，一度被譽為“新材料之王”。
（圖片來源：Tatiana Shepeleva/Shutterstock）
科學家們預測，石墨烯極有可能掀起一場席捲全球的技術革命。目前，石墨烯已廣泛應用於許多領域，例如半導體制造、太赫茲技術、超級電容、柔性電子、晶體管、傳感器、新能源、通信、醫療等。
石墨烯材料的未來應用（圖片來源：石墨烯旗艦項目）
今天，筆者要帶大家關注石墨烯的一個重要應用領域，該領域就是微納機電系統（MEMS/NEMS）。
MEMS，即微機電系統，是一種尺寸在幾毫米乃至更小的高科技裝置。時下，MEMS 正在邁向更小的特徵尺寸（1納米~100納米），這樣的系統又稱為“納機電系統（NEMS）”。
MEMS/NEMS 是在微電子技術（半導體制造技術）基礎上發展起來，融合光刻、腐蝕、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工以及精密機械加工等技術製作而成的高科技電子機械器件。
微納機電系統的應用範圍很廣，相關產品也很豐富，例如加速度計、麥克風、微馬達、微泵、微振子、光學傳感器、壓力傳感器、陀螺儀、溼度傳感器、氣體傳感器、質量分析儀、掃描顯微鏡探針等。
微機電系統芯片（圖片來源：維基百科）
去年8月，據石墨烯材料領先供應商 Graphenea 公司官網報道，該公司與英飛凌（Infineon Technologies）、WITec GmbH、亞琛工業大學以及 Simune Atomistics S.L. 等工業和學術界夥伴合作，宣佈成功完成了 NanoGraM 項目，該項目專注於基於石墨烯的 NEMS/MEMS 器件研究。
NanoGraM 項目重點關注三類特定器件包括：石墨烯麥克風、石墨烯膜壓力傳感器和石墨烯膜霍爾傳感器。這些石墨烯器件的目標市場包括便攜式電子產品（智能手機、筆記本電腦）、汽車、工業以及智能家居等。
石墨烯麥克風、壓力傳感器和霍爾傳感器（圖片來源：亞琛工業大學、英飛凌與 Graphenea）
石墨烯麥克風展現出了超高的靈敏度，以及覆蓋從音頻到超聲波頻段的運行頻譜，這可以帶來許多新穎的功能。對於壓力傳感器和霍爾傳感器，應用石墨烯材料的預期優勢包括更高的靈敏度（高達100倍）、堅固性（高達5倍）、增強的信噪比以及避免工藝中的有害材料等。
創新
近日，瑞典皇家理工學院（KTH）與德國亞琛工業大學以及位於亞琛的研究機構 AMO GmbH 的研究人員們組成的國際科研團隊，採用石墨烯研製出迄今為止最小的加速度計。相關論文發表在《自然·電子學（Nature Electronics）》上。
（圖片來源：瑞典皇家理工學院）
該加速度計有望成為身體傳感器與導航技術中的重要突破。這項技術未來可能的應用包括心血管疾病監測系統、超靈敏的可穿戴和便攜式運動捕捉技術。
技術
瑞典皇家理工學院微納系統系研究員範緒閣（Xuge Fan）表示，石墨烯獨特的材料特性，使之可用於構造這些超小型加速度計。
導讀
據瑞典皇家理工學院（KTH）官網近日報道，該校研究人員採用石墨烯研製出迄今為止最小的加速度計。該加速度計有望成為身體傳感器與導航技術中的重要突破。
背景
石墨烯，是由單層碳原子組成的蜂窩狀結構薄片。它具有卓越的導電與機械特性以及柔性、透明等優勢，一度被譽為“新材料之王”。
（圖片來源：Tatiana Shepeleva/Shutterstock）
科學家們預測，石墨烯極有可能掀起一場席捲全球的技術革命。目前，石墨烯已廣泛應用於許多領域，例如半導體制造、太赫茲技術、超級電容、柔性電子、晶體管、傳感器、新能源、通信、醫療等。
石墨烯材料的未來應用（圖片來源：石墨烯旗艦項目）
今天，筆者要帶大家關注石墨烯的一個重要應用領域，該領域就是微納機電系統（MEMS/NEMS）。
MEMS，即微機電系統，是一種尺寸在幾毫米乃至更小的高科技裝置。時下，MEMS 正在邁向更小的特徵尺寸（1納米~100納米），這樣的系統又稱為“納機電系統（NEMS）”。
MEMS/NEMS 是在微電子技術（半導體制造技術）基礎上發展起來，融合光刻、腐蝕、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工以及精密機械加工等技術製作而成的高科技電子機械器件。
微納機電系統的應用範圍很廣，相關產品也很豐富，例如加速度計、麥克風、微馬達、微泵、微振子、光學傳感器、壓力傳感器、陀螺儀、溼度傳感器、氣體傳感器、質量分析儀、掃描顯微鏡探針等。
微機電系統芯片（圖片來源：維基百科）
去年8月，據石墨烯材料領先供應商 Graphenea 公司官網報道，該公司與英飛凌（Infineon Technologies）、WITec GmbH、亞琛工業大學以及 Simune Atomistics S.L. 等工業和學術界夥伴合作，宣佈成功完成了 NanoGraM 項目，該項目專注於基於石墨烯的 NEMS/MEMS 器件研究。
NanoGraM 項目重點關注三類特定器件包括：石墨烯麥克風、石墨烯膜壓力傳感器和石墨烯膜霍爾傳感器。這些石墨烯器件的目標市場包括便攜式電子產品（智能手機、筆記本電腦）、汽車、工業以及智能家居等。
石墨烯麥克風、壓力傳感器和霍爾傳感器（圖片來源：亞琛工業大學、英飛凌與 Graphenea）
石墨烯麥克風展現出了超高的靈敏度，以及覆蓋從音頻到超聲波頻段的運行頻譜，這可以帶來許多新穎的功能。對於壓力傳感器和霍爾傳感器，應用石墨烯材料的預期優勢包括更高的靈敏度（高達100倍）、堅固性（高達5倍）、增強的信噪比以及避免工藝中的有害材料等。
創新
近日，瑞典皇家理工學院（KTH）與德國亞琛工業大學以及位於亞琛的研究機構 AMO GmbH 的研究人員們組成的國際科研團隊，採用石墨烯研製出迄今為止最小的加速度計。相關論文發表在《自然·電子學（Nature Electronics）》上。
（圖片來源：瑞典皇家理工學院）
該加速度計有望成為身體傳感器與導航技術中的重要突破。這項技術未來可能的應用包括心血管疾病監測系統、超靈敏的可穿戴和便攜式運動捕捉技術。
技術
瑞典皇家理工學院微納系統系研究員範緒閣（Xuge Fan）表示，石墨烯獨特的材料特性，使之可用於構造這些超小型加速度計。
具有焊接線的超小型 NEMS 加速度計的掃描電鏡圖像。（圖片來源：瑞典皇家理工學院）
範緒閣表示：“基於我們所做的調查和對比，我們可以說，這是迄今為止世界上最小的機電式加速度計。”
石墨烯是良好的導體，其導電性能勝過銅。獨特的碳原子排列，使石墨烯中的電子能輕鬆地高速移動。此外，石墨烯還具備卓越的機械特性，例如輕薄、柔性、強度大。因此，石墨烯是最有前景的材料之一，將為納機電系統帶來一系列令人歎為觀止的應用。
範緒閣表示：“因為材料具有原子級的厚度，所以我們可以縮小元器件的尺寸，並且這種材料具有卓越的電氣與機械特性。我們可以創造出一個壓阻式 NEMS 加速度計，它比當今任何 MEMS 加速度計都要小得多，但卻保留了這些系統所需的靈敏性。”
導讀
據瑞典皇家理工學院（KTH）官網近日報道，該校研究人員採用石墨烯研製出迄今為止最小的加速度計。該加速度計有望成為身體傳感器與導航技術中的重要突破。
背景
石墨烯，是由單層碳原子組成的蜂窩狀結構薄片。它具有卓越的導電與機械特性以及柔性、透明等優勢，一度被譽為“新材料之王”。
（圖片來源：Tatiana Shepeleva/Shutterstock）
科學家們預測，石墨烯極有可能掀起一場席捲全球的技術革命。目前，石墨烯已廣泛應用於許多領域，例如半導體制造、太赫茲技術、超級電容、柔性電子、晶體管、傳感器、新能源、通信、醫療等。
石墨烯材料的未來應用（圖片來源：石墨烯旗艦項目）
今天，筆者要帶大家關注石墨烯的一個重要應用領域，該領域就是微納機電系統（MEMS/NEMS）。
MEMS，即微機電系統，是一種尺寸在幾毫米乃至更小的高科技裝置。時下，MEMS 正在邁向更小的特徵尺寸（1納米~100納米），這樣的系統又稱為“納機電系統（NEMS）”。
MEMS/NEMS 是在微電子技術（半導體制造技術）基礎上發展起來，融合光刻、腐蝕、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工以及精密機械加工等技術製作而成的高科技電子機械器件。
微納機電系統的應用範圍很廣，相關產品也很豐富，例如加速度計、麥克風、微馬達、微泵、微振子、光學傳感器、壓力傳感器、陀螺儀、溼度傳感器、氣體傳感器、質量分析儀、掃描顯微鏡探針等。
微機電系統芯片（圖片來源：維基百科）
去年8月，據石墨烯材料領先供應商 Graphenea 公司官網報道，該公司與英飛凌（Infineon Technologies）、WITec GmbH、亞琛工業大學以及 Simune Atomistics S.L. 等工業和學術界夥伴合作，宣佈成功完成了 NanoGraM 項目，該項目專注於基於石墨烯的 NEMS/MEMS 器件研究。
NanoGraM 項目重點關注三類特定器件包括：石墨烯麥克風、石墨烯膜壓力傳感器和石墨烯膜霍爾傳感器。這些石墨烯器件的目標市場包括便攜式電子產品（智能手機、筆記本電腦）、汽車、工業以及智能家居等。
石墨烯麥克風、壓力傳感器和霍爾傳感器（圖片來源：亞琛工業大學、英飛凌與 Graphenea）
石墨烯麥克風展現出了超高的靈敏度，以及覆蓋從音頻到超聲波頻段的運行頻譜，這可以帶來許多新穎的功能。對於壓力傳感器和霍爾傳感器，應用石墨烯材料的預期優勢包括更高的靈敏度（高達100倍）、堅固性（高達5倍）、增強的信噪比以及避免工藝中的有害材料等。
創新
近日，瑞典皇家理工學院（KTH）與德國亞琛工業大學以及位於亞琛的研究機構 AMO GmbH 的研究人員們組成的國際科研團隊，採用石墨烯研製出迄今為止最小的加速度計。相關論文發表在《自然·電子學（Nature Electronics）》上。
（圖片來源：瑞典皇家理工學院）
該加速度計有望成為身體傳感器與導航技術中的重要突破。這項技術未來可能的應用包括心血管疾病監測系統、超靈敏的可穿戴和便攜式運動捕捉技術。
技術
瑞典皇家理工學院微納系統系研究員範緒閣（Xuge Fan）表示，石墨烯獨特的材料特性，使之可用於構造這些超小型加速度計。
具有焊接線的超小型 NEMS 加速度計的掃描電鏡圖像。（圖片來源：瑞典皇家理工學院）
範緒閣表示：“基於我們所做的調查和對比，我們可以說，這是迄今為止世界上最小的機電式加速度計。”
石墨烯是良好的導體，其導電性能勝過銅。獨特的碳原子排列，使石墨烯中的電子能輕鬆地高速移動。此外，石墨烯還具備卓越的機械特性，例如輕薄、柔性、強度大。因此，石墨烯是最有前景的材料之一，將為納機電系統帶來一系列令人歎為觀止的應用。
範緒閣表示：“因為材料具有原子級的厚度，所以我們可以縮小元器件的尺寸，並且這種材料具有卓越的電氣與機械特性。我們可以創造出一個壓阻式 NEMS 加速度計，它比當今任何 MEMS 加速度計都要小得多，但卻保留了這些系統所需的靈敏性。”
一個封裝好且引線鍵合的裸片含有64個器件。（圖片來源：瑞典皇家理工學院）
價值
範緒閣表示，這種小型加速度計的未來前景是光明的。他用計算機的小型化過程，來類比納米技術領域中的進展。
他表示：“這將最終造福於具有導航、移動遊戲、計步器功能的手機，以及心臟疾病監測系統和捕捉運動的可穿戴裝置，這些可穿戴裝置甚至可以監測最輕微的運動。”
這些 NEMS 換能器的其他潛在用途包括超小型的 NEMS 傳感器與致動器，例如諧振器、陀螺儀和麥克風。此外，範緒閣還表示，這些 NEMS 換能器還可作為描述石墨烯機械與機電特性的系統來使用。
亞琛工業大學教授馬克斯·萊姆（Max Lemme）對於這些成果感到很興奮：“我們與瑞典皇家理工學院的數年合作已經表明，石墨烯膜在壓力和霍爾傳感器以及麥克風中應用的潛力。現在，我們又將它應用到加速度計。這樣一來，我們對於看到這種材料在數年內出現在市場上抱有希望。為此，我們正在研究工業兼容的製造與集成技術。”
關鍵字
石墨烯、MEMS、可穿戴技術
參考資料
【1】Xuge Fan et al. Graphene ribbons with suspended masses as transducers in ultra-small nanoelectromechanical accelerometers, Nature Electronics (2019). DOI: 10.1038/s41928-019-0287-1
【2】https://www.kth.se/en/aktuellt/nyheter/world-s-smallest-accelerometer-points-to-new-era-in-wearables-gaming-1.921647
【3】https://www.graphenea.com/blogs/graphene-news/project-nanogram-propels-applications-of-suspended-graphene-membranes
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