褚繼峰，電氣學院助理教授，2022年加入西安交通大學電氣學院，主要研究方向為電力嗅覺傳感芯片與智能診斷系統(tǒng)，2025年入選西安交通大學“十大學術(shù)新人”。

學術(shù)萌芽：從生活安全到電力安全

“酒精檢測能預防交通事故，類似原理的傳感器能否守護電力設備的安全？”這個簡單的想法，成為褚繼峰探索電力嗅覺傳感技術(shù)的起點。2016年，褚繼峰進入西安交通大學攻讀博士學位，在導師榮命哲教授指導下，開展GIS內(nèi)部SF6氣體分解產(chǎn)物傳感原理與檢測方法研究。

氣體傳感器在現(xiàn)代社會的應用遠比我們想象的廣泛，廚房里的燃氣報警器、工廠中的有毒氣體監(jiān)測儀、航天器的環(huán)境控制系統(tǒng)都依賴這項技術(shù)的守護。在電力行業(yè)，六氟化硫（SF6）作為氣體絕緣開關(guān)設備（GIS）內(nèi)部重要的氣體絕緣介質(zhì)，其在設備放電、過熱作用下會分解出一系列特征氣體，如SO2、H2S和CO等。通過檢測這些特征氣體，可以診斷高壓電力設備的運行狀態(tài)。“傳統(tǒng)檢測手段就像給電力設備做‘體檢’，而我們要開發(fā)的是實時健康監(jiān)測系統(tǒng)?！瘪依^峰解釋道。相比需要取樣的氣相色譜法、易受電磁干擾的特高頻檢測法，氣體分析法具有持續(xù)監(jiān)測、抗干擾性強、故障特征存留時間長等獨特優(yōu)勢。

褚繼峰的科研主攻方向是電力嗅覺傳感芯片與智能診斷系統(tǒng)，該方向交叉融合了電氣工程、材料科學、電子技術(shù)和計算機科學等多學科的知識脈絡。在電氣工程框架下，重點需要攻克電力嗅覺傳感器專用傳感材料、微型敏感結(jié)構(gòu)和智能傳感系統(tǒng)等核心難題。褚繼峰不畏艱難、迎難而上，堅持投入充足的科研時間，“方向找對了，接下來就是投入足夠的時間與實踐，只有不懈努力，才能摘取勝利果實”。

科研攻堅：打破國外技術(shù)壟斷的自主創(chuàng)新

“高性能、微體積、低功耗的氣體傳感器芯片從材料合成制備到器件設計封裝均被國外壟斷，已成為國內(nèi)氣體傳感領(lǐng)域的‘卡脖子’難題?！瘪依^峰介紹道。面對GIS內(nèi)部SF6氣體分解產(chǎn)物檢測難題，傳統(tǒng)金屬氧化物半導體材料選擇性差、靈敏度低。團隊通過微觀形貌調(diào)控和金屬有機框架（MOF）異質(zhì)結(jié)摻雜技術(shù)，顯著改善了材料在無氧條件下對SF6分解產(chǎn)物的靈敏度和響應時間。褚繼峰基于MEMS工藝設計了微體積、低功耗、高檢測限的硅基傳感陣列，可區(qū)分不同放電類型、不同功率下的SF6氣體放電故障，證明了傳感陣列在GIS設備故障診斷領(lǐng)域的應用潛力，并獲評了2024年陜西省優(yōu)秀博士畢業(yè)論文?！安煌趥鹘y(tǒng)的氣相色譜、紅外光譜方法，我們所研制的氣體傳感器體積很小且成本極低，可以嵌入GIS設備內(nèi)部工作，而且可以在線監(jiān)測。”

目前，褚繼峰與平高集團、山東泰開、長江電力、樂研電氣等企業(yè)開展科研項目合作，現(xiàn)已開發(fā)了可植入GIS設備內(nèi)部在線運行的SF6分解產(chǎn)物傳感器裝置，并在山東、云南等地進行了試點應用。“我的研究成果可以落地轉(zhuǎn)化，顯著降低電力運維人員的工作量，我感覺非常自豪。”

新型電力系統(tǒng)并網(wǎng)了大量新能源，是國家“雙碳”戰(zhàn)略的重要支撐。預計到2025年，全球鋰離子電池裝機容量將達到800GWh。然而，鋰電池儲能安全問題頻發(fā)，亟需研究除電壓、溫度之外的新型預警手段，氣體傳感器在儲能鋰離子電池熱失控領(lǐng)域嶄露頭角?！巴ㄟ^調(diào)研文獻和開展試驗，我們發(fā)現(xiàn)鋰電池在熱失控早期會釋放出電解液蒸汽，現(xiàn)有標準關(guān)注的H2、CH4等氣體也是電解液化學反應分解的產(chǎn)物，這啟發(fā)了我們開發(fā)電解液蒸汽傳感器。”褚繼峰解釋道。通過開發(fā)電解液+氫氣”復合傳感器模組，實現(xiàn)了對熱失控早期逸出氣體特征成分的準確檢測，揭榜了華為公司數(shù)字能源難題。此外，褚繼峰還將電力嗅覺技術(shù)推廣應用到變壓器油氣檢測、電纜過熱檢測等領(lǐng)域?！皻怏w傳感器本質(zhì)上是一個很簡單的元件，但就是這樣的一個元件，在電氣工程這個學科里就有如此多的應用場景。由此可見，學科海洋是那么的廣闊，還有許多問題值得我們來思考?！?

學術(shù)傳承：西遷精神指引下的科技報國

“每當在實驗室遭遇技術(shù)難題，我都會想起導師講述自己的導師在西遷后艱苦簡陋科研環(huán)境下的技術(shù)突破，這讓我覺得在這么好的實驗條件下，我沒有任何放棄的理由，新的斗志就這樣被點燃?！瘪依^峰同樣也這樣激勵著自己的學生。在人才培養(yǎng)上他同時也有著自己的思考，形成了三維培養(yǎng)模式，即縱向深化電氣工程專業(yè)知識，橫向拓展材料、計算機等學科視野，立體構(gòu)建面向國家科技需求的工程實踐能力?！鞍凑展こ虘妙I(lǐng)域，我將學生們編入不同的研究小組，直接面向不同科技項目的實際需求開展科學研究，科研最終都要應用，在國家的需求中應用才能真正實現(xiàn)其價值?！瘪依^峰表示，“教育興國，科技報國”是郵傳部上海實業(yè)學堂（交通大學前身）開設電機專修科的初衷，未來，我們應始終不忘初心，繼續(xù)傳承發(fā)揚好西遷精神，肩負起科教興國的使命，以優(yōu)異的科研成果服務社會和國家，力爭在本領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)國內(nèi)領(lǐng)先、世界一流。