中國地質(zhì)大學（武漢）易穎教授團隊合影。受訪者供圖
湖北日報全媒記者 張歆
紫外線輻射劑量的監(jiān)測在工業(yè)和日常生活中十分必要，但價格較貴，普及性差。中國地質(zhì)大學（武漢）易穎教授團隊研發(fā)出的新型紫外線劑量計成本不到6元錢。而這一價格優(yōu)勢明顯，極具轉(zhuǎn)化前景的科研成果，來源于一次“失敗”的科研。
一年前，易穎教授團隊在進行化學材料實驗時，在實驗室中觀察到被聚乙烯吡咯烷酮分子包裹的碳納米管被紫外線照射后呈現(xiàn)出跟傳統(tǒng)紫外線傳感器全然不同的不一樣的特性——器件電阻在紫外光照射后變大并且不會再恢復到未被照射前的初始值。
“成果做出來后，我心都涼了，整個團隊對結果都十分困惑。”易穎博士回憶當時的情景，“從傳感器的研究角度出發(fā)，器件的輸出信號應該在被檢測源消失后恢復到初始狀態(tài)，這樣器件才可以循環(huán)反復使用，更符合傳感器產(chǎn)品的市場需求。”
團隊研發(fā)的器件在紫外線輻射后的電阻保持特性，讓它與傳統(tǒng)的傳感器應用場景無緣。無奈之下，這次實驗結論被晾到一邊。
一次偶然的機會，易穎教授和中南大學物理學院孫健教授在學術交流時，“吐槽”起這項研究，孫健是存儲器件專家，聽聞“負面的結論”卻興奮起來，連連贊嘆：這個特性非常有意思！
中國地質(zhì)大學（武漢）易穎教授團隊科研人員科研中。受訪者供圖
原來，通常情況下，精確的紫外輻照劑量依賴于高速的采樣頻率，且數(shù)據(jù)采集、信號處理和存儲需要依賴不同的組件完成，這導致紫外劑量監(jiān)測設備尺寸大、價格昂貴。
易穎團隊研發(fā)的電子試紙?zhí)匦怎r明——在紫外線輻照的過程中，試紙的變化與輻照劑量保持簡單的線性關系，輻照信息直接“刻”在試紙上，無法篡改，還完美地規(guī)避了傳統(tǒng)紫外線檢測設備在采樣、信號存儲處理上的難點。
孫健教授介紹，這意味著無需依賴存儲單元和高速采樣，僅僅通過簡單、低成本的電阻讀取電路，就可以實現(xiàn)紫外線劑量的檢測、累加、儲存等多重功能。
雙方一拍即合，聯(lián)合開始進行紫外輻射檢測新方法的研究。雙方將產(chǎn)品技術細化，進一步優(yōu)化溫度、濕度等外部環(huán)境下變化下的器件穩(wěn)定性，經(jīng)過一年的深入研究和測試，成功將原型器件制作成型。
成品的紫外線檢測裝置由處理信號的電路板和紫外線劑量電子試紙構成，不過巴掌大小。使用時，紫外線照射在試紙上，使得試紙發(fā)生變化，電路板將試紙變化的信號處理后傳輸給觀察者即可。
易穎介紹，裝置可滿足正常條件下一天的紫外劑量檢測任務，試紙的成本不到1角錢，處理信號用的電路板約為5元錢，一張試紙可開展多次測量，試紙更換便利，可實現(xiàn)循環(huán)反復使用。
“如果工廠進行批量生產(chǎn)，成本可能還會進一步壓縮。”易穎說，產(chǎn)品特別適用于欠發(fā)達地區(qū)日常與紫外線暴露工作場所的個人皮膚健康監(jiān)測應用，期待能早日將科研成果與產(chǎn)業(yè)對接，真正服務于經(jīng)濟社會。
鏈接：一次“失敗”科研峰回路轉(zhuǎn) ——紫外線劑量計研發(fā)背后的故事
（原載 湖北日報客戶端 2025年7月4日）
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