中国科学院：烟台海岸带所在海洋防污损聚合物膜电位型传感器研究取得进展

传感器专家网 2022-10-25 520

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【中国科学院：烟台海岸带所在海洋防污损聚合物膜电位型传感器研究中取得进展】

开展海洋环境要素及环境污染物长期原位监测，对于海洋生态环境评价与可持续发展具有重要意义。聚合物敏感膜电位型传感器具有体积小、操作简单、不受样品颜色及浊度影响等优点，在海洋环境长期原位监测中展现出应用前景。然而，聚合物敏感膜的表面疏水性强，在海洋环境中易吸附蛋白质、油类、微生物等物质，从而在电极膜表面引发污损，导致检测信号失真、使用寿命缩短等问题。中国科学院烟台海岸带研究所研究员秦伟课题组对防污损传感器开展研究，并取得系列进展。

为了减少亲脂性有机物质（如蛋白质、油等）在传感器表面的附着，科研团队开发了基于亲水性涂层的防污损策略。科研人员采用贻贝仿生多巴胺表面修饰方法，将亲水性的聚多巴胺修饰于聚合物敏感膜表面，改善聚合物敏感膜的表面亲水性，降低蛋白质在传感器表面的附着，提高了传感器的防污损性能（Anal.Chem., 2019,91(10),6424-6429）。此外，科研团队进一步采用多巴胺辅助共沉积表面修饰方法，将两性离子聚合物-聚甲基丙烯酸二甲基丙基磺酸胺乙酯（PSBMA）修饰到聚合物敏感膜表面（图1），借助PSBMA结合水分子的能力，提高聚合物敏感膜的水下疏油角（达到141.5o），所构筑的传感器对油类污染物展现出自清洁能力（Anal.Chem., 021, 93(18), 6932-6937）。

微生物污染物具有生长和繁殖能力。即使有少量的微生物附着在传感器表面，它们也能够通过不断地生长和繁殖，形成遍布整个传感器表面的生物膜，造成严重的传感器污损。为解决这一问题，科研人员研发了具释放杀菌功能的聚合物敏感膜电位型传感器。研究以环境友好且有杀菌性能的有机小分子6-氯吲哚作为防污活性材料，采用掺杂法将防污材料引入聚合物敏感膜中，构建了具有自灭菌功能的传感器（图2A）。研究显示，6-氯吲哚能够有效杀灭附着于传感器表面的微生物，达到缓解微生物污损的效果；聚合物敏感膜中的6-氯吲哚释放缓慢，传感器对微生物的灭杀性能可保持45天（图2B）。该防污损方法在传感器原位、长期监测中具有应用前景（Anal.Chem., 2020,92(18),12132-12136）。

为提高传感器的防污损能力，研究发展了防附着与杀菌相结合的防污损策略。该策略通过将具有亲水性和抗菌性的纳米材料同时引入传感器表面，构建了既防止污染物附着又抑制生物膜形成的双重功能聚合物敏感膜电位型传感器。科研人员采用层层自组装法将氧化石墨烯（GO）修饰于聚合物敏感膜表面（图3），利用GO的亲水性提高聚合物敏感膜的表面亲水性，从而降低海洋微生物在传感器表面的附着量。此外，GO还具有接触杀菌性，突破了防附着屏障的少量微生物能够被GO灭杀，抗菌率达到53.1%（Anal.Chem., 2019, 91(20), 13268-13274）。为提高传感器表面抑制生物膜形成的能力，科学家利用亲水性的聚多巴胺将具有更强杀菌能力的银纳米颗粒修饰于传感器表面。研究发现，修饰的电极表面细菌粘附数量降低了31.5%，抗菌率达到93.3%（Sens.Actuators,B, 2021,328,129014）。考虑到传感器表面防污活性材料流失以及生物膜逐渐堆积对传感器的防污损能力带来的不利影响，科研人员研制了可更新式防污损聚合物敏感膜电位型传感器，合成了具亲水性和抗菌性的磁性纳米颗粒作为防污活性材料，利用磁控自组装技术将防污活性材料修饰于聚合物敏感膜表面（图4），通过调控外加磁场实现防污活性材料的快速更新（Anal.Chem., 2022,94,34,11916–11924）。

近期，基于在防污损聚合物膜电位型传感器领域的研究积累，研究团队在《分析化学趋势》（Trends in Analytical Chemistry）上，发表了题为Anti-fouling polymeric membrane ion-selective electrodes的综述论文。该论文介绍了聚合物膜离子选择性电极在复杂环境中的污损机理，讨论了电极的防污损策略，归纳总结了防污损电极的制备方法，并对展望了未来防污损电极的发展。该综述对于防污聚合物膜离子选择性电极的研制及促进电极在复杂环境样品中的应用具有一定的指导意义。

图1.基于两性离子聚合物修饰的自清洁防油污聚合物敏感膜电位型传感器

图2.基于6-氯吲哚缓释的防污损聚合物膜电位型传感器的结构（A）和长期防污损效果（B）

图3.基于氧化石墨烯的聚合物敏感膜电位型传感器的构建和防污原理示意图

图4.磁性双功能纳米材料的合成（A）及可更新式防污损传感器的构建（B）示意图

传感动态

【科技护航存“好粮”！“智慧粮仓”里竟有上百个传感器】

“三夏”时节抢收忙，麦浪翻滚粮归仓。古往今来，粮食安全一直是治国安邦的头等大事。夏收结束后，大批的粮食运往粮仓进行存储，这么大体量的粮食，你知道是怎么完好保存的吗？

其实，随着科技的发展，越来越多的粮食储备库正在通过“绿色”储粮技术和工艺，采用信息化、智能化装备，让新粮“入住”智慧粮仓，粮食安全有保障。

智能粮仓是以传感器技术、计算机技术、多媒体技术和大规模储存技术为基础，以网络为纽带，运用海量粮库信息对粮库(仓)进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的数字化描述，并利用数字信息系统作为工具支持，完善工作人员对储粮的管理。

我们知道，粮食属于植物果实，在存储过程中，一方面会因为自身呼吸造成营养物质消耗，另一方面也会散失内部水分和受到害虫的蛀蚀，出现品质损耗。在智慧粮仓中，这些储粮难题早已有了应对之法。

粮食喜欢在低温并且干燥的环境下生存，所以仓库的温度一般需要常年保持在15℃左右。智慧粮仓内，粮堆中铺设了几百个测温点，通过温度传感器全方位监控粮堆的温度变化情况。结合其他各类型传感器及AI动态画面智能捕捉系统，可以对粮堆内的温度、湿度、虫害等进行实时监控，并将数据同步到管理平台上。如果发现粮堆里局部温度异常，智能系统会及时发出预警，提醒人员进行干预，确保仓内粮食的质量安全。

智慧粮仓管理系统中也离不开气体传感器，现在的智能气调系统可以通过电化学传感器和气调模块，实现舱内真空环境，将害虫窒息消灭，极大降低安全风险。此外，使用氮气气调储粮”绿色储粮新技术的粮仓，通过在覆盖粮食的薄膜里面充入氮气，与氧气进行置换，使得覆盖粮食的薄膜内氮气浓度达到98%以上，实现抑制粮食呼吸、减少水分散失，同时也杀灭虫害，达到绿色储粮的效果。

除了仓内，整个粮库区域还可以配置智能出入库、智能安防、智能办公等系统，实现24小时可追溯监控。有些库区还专门设有气象站，实时监测降水量、风速、风向、气温、气湿、大气压等数据。

手中有粮，心中不慌，传统粮库向数字粮库、智能粮库、智慧粮库的转变，大大提高了粮食仓储能力，为守住百姓粮袋、端稳群众饭碗、促进农业发展增添了更足的底气和信心。

【有效避免儿童溺水！福州大学研发了一款新型传感器】

据英国《每日邮报》报道，中国福州大学科学家最新设计一款透气、防水织物传感器，游泳者可以在水下佩戴。这款水下运动传感器能监测到人体关节运动和脉搏等细微信号，一旦传感器监测到佩戴者人体没有活动迹象，将立即向关联的智能手机应用程序发送警告信息，提示紧急救援。

市面上传统传感器需要较厚的保护层，人们佩戴使用时会出现皮肤刺激感，但最新设计的水下传感器采用硅材料，消除了笨重的外壳。

在测试中，他们将传感器连接在一个游泳娃娃玩具上，当娃娃玩具移动腿时，传感器可以跟踪动作，当娃娃玩具停止运动时，相关智能手机应用程序立即收到一条红色警告信息。

该传感器可以有效监测游泳者水下安全，尤其适用于儿童游泳者，为其监护人提供实时安全监控。

【英国Arm 决定分立汽车与物联网业务，调整为四大业务线】

10 月 19 日消息，Arm 宣布将进行重组，将物联网 (IoT) 业务调整为一个单独的业务线。在将汽车和物联网业务分拆之后，Arm 就将拥有四大业务线，另外两个是客户端业务与基础设施业务。

在与英伟达的收购交易终止之后，软银集团就已开始推动旗下的半导体知识产权提供商 Arm 上市融资，他们的管理层也进行了调整，CEO、CFO 及首席法律顾问都已更换，现在是时候对内部结构进行调整了。

ARM 首席执行官雷内・哈斯 (Rene Hass) 表示，“我们在汽车和物联网市场都取得了长足的进步，直到现在我们都归于一个集团。将这两个部门分开是正确的时机，因为它们现在都是大型独立业务，因此向前迈进，我们将拥有四个独立的业务线：汽车、客户端（消费技术）、基础设施和物联网。”

对于汽车和物联网业务，Dipti Vachani 将继续以高级副总裁 (SVP) 和总经理 (GM) 的身份领导汽车业务线，而物联网将成为现在由保罗・威廉姆森 (Paul Williamson) 运营的独立业务线 (LoB)，他将不再负责客户业务以 SVP 和 GM 的身份运行 IoT LoB。

据介绍，在领导客户团队之前，Williamson 在 Arm 负责安全、物联网和无线部门，从早期蓝牙部门就开始涉足连接设备，为消费、医疗和工业市场开发创新型产品。

此外，Mohamed Awad 在管理物联网业务方面发挥了关键作用，他将加入 ARM 的执行委员会，并作为高级副总裁兼基础设施 LoB 总经理领导基础设施团队。

在专注于物联网和推动虚拟硬件的推出之前，Awad 是基础设施部门领导团队的一员，负责推动 ARM 的 Neoverse 产品系列。

【光刻机巨头 ASML 第三季度销售额 58 亿欧元：净利润 17 亿欧元，净预订额 89 亿欧元创下纪录】

10 月 19 日消息，据路透社报道，计算机芯片制造商的关键设备供应商 ASML Holding NV 周三公布了第三季度销售额和利润好于预期，新的净预订额也创下了纪录。ASML 报告第三季度净销售额为 58 亿欧元（约 411.22 亿元人民币），毛利率为 51.8%，净收入为 17 亿欧元（约 120.53 亿元人民币）；第三季度的季度净预订额达到创纪录的 89 亿欧元（约 631.01 亿元人民币）；预计 2022 年的销售额约为 210 亿欧元（约 1488.9 亿元人民币）。

接受 Refinitiv 调查的分析师预估 ASML 第三季度净利润为 14.2 亿欧元（约 100.68 亿元人民币），销售额为 54.1 亿欧元（约 383.57 亿元人民币）。

2022 年第二季度，ASML 收入为 17 亿欧元（约 120.53 亿元人民币），销售额为 57.8 亿欧元（约 409.8 亿元人民币）。

在业绩展望方面，ASML 预计 2022 年第四季度净销售额在 61 亿欧元（约 432.49 亿元人民币）至 66 亿欧元（约 467.94 亿元人民币）之间，2021 年第四季度为 49.8 亿欧元（约 353.08 亿元人民币），毛利率约为 49%。

2022 年快速出货的价值导致收入确认延迟到 2023 年，预计为 22 亿欧元（约 155.98 亿元人民币）。

传感财经

【10月19日传感财经分析：光学传感器概念报跌，歌尔股份领跌；传感器概念报涨，兴瑞科技领涨；红外传感器概念报跌，睿创微纳领跌】

10月19日盘后，光学传感器概念报跌，歌尔股份(25.5，-2.45%)领跌，天银机电、欧菲光、美迪凯、韵达股份等跟跌。

10月19日盘后，传感器概念报涨，兴瑞科技(5.85%)领涨，德尔股份(4.95%)、川仪股份(4.46%)、腾龙股份(4.14%)等个股纷纷跟涨。

10月19日盘后，红外传感器概念报跌，睿创微纳(38.97，-1.1，-2.75%)领跌，大立科技(-1.6%)、高德红外(-1.16%)、多伦科技(-0.92%)等跟跌。