湖南工业大学：研发低力学损耗、快速响应的导电水凝胶传感器

传感器专家网 2023-02-11 1151

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传感新品

【湖南工业大学：研发低力学损耗、快速响应的导电水凝胶传感器】

基于水凝胶的柔性电子传感器，在医疗保健、人体运动检测和能量采集等方面发挥着关键作用。通过向柔性水凝胶基底加入不同的导电填料，包括无机非金属材料、金属纳米材料和导电聚合物，已经成功地制造出了大量的柔性导电水凝胶材料，并已成功应用于智能可穿戴设备。然而，这些导电水凝胶在整个应变范围内通常表现出低线性，残余应变，以及由于外力的高滞后引起的实时阻力抵消基线，导致准确预测物理变形的能力较差的问题。

解决这一问题的关键在于水凝胶基底的机械性能好坏。我们指导柔性材料的弹性变形和力学损耗是决定其抗拉强度和储能能力的关键因素。当材料的弹性形变高，力学损耗小的时候，就可以使得柔性材料对外界机械刺激做出及时的反应，而这是用于检测可重复日常运动的材料所必需的机械性能。许多已开发的具有良好拉伸性的导电水凝胶由于链缠结的解除和化学键破裂而难以实现良好的回弹性，并导致高力学滞后和较大的残余应变。为了解决这个问题，消除链缠结以减轻能量耗散是增强水凝胶弹性形变的可行方法。然而，在通常的化学交联水凝胶中减少的缠结总是导致低弹性模量。因此，解决水凝胶坚韧性强与降低力学损耗之间的困境迫在眉睫。

近期，湖南工业大学经鑫团队针对水凝胶坚韧性强与降低力学损耗之间的矛盾，提出了基于硼酸与乙二醇在PAM分子链之间形成连接桥梁的策略。引入的乙二醇可以作为有效的润滑剂，从而减少分子间的内摩擦。同时，溶胀效应也会消除水凝胶系统中的暂时缠结。桥效应还可以通过实现分子链之间的连接，抵消了溶胀对水凝胶力学性能的负面影响。因此，通过该策略实现的水凝胶（PLBOHs）表现出超低力学滞后、超快响应和全应变范围的线性变化。此外，乙二醇还提升了PLBOH在的耐冻性。该水凝胶组装后的应变传感器可以精确监测人体运动，并可以组装为三电极纳米发电机实现能量采集。

这种通过桥效应和溶剂置换的配合的策略，成功制备了具有优异机械性能、突出传感性能和能量收集性能的PLBOH水凝胶。由于通过桥效应使张力有效传递和溶剂溶胀消除分子链的暂时缠结，PLBOH水凝胶实现了超低滞后（<2%）、超快响应能力（≈10 ms）、极低的内摩擦（0.15 kJ m −3）、出色的力学传感灵敏度（ GF = 2.86）等优异的性能，本研究提出的简单策略为开发具有高线性度和稳定性的多功能有机水凝胶用于智能可穿戴设备提供了很大的启发。

传感动态

【深圳新闻网：智能传感器产业在光明迎来发展的春天】

兔年开工第二天，位于光明区马角岭路一侧的空地，随着泥头车、挖掘机鸣响“开工”号角，蓬勃向上的发展热潮扑面而来。

这里是湾区“20+8”之智能传感与精密仪器先进制造业园区，未来将打造为百万级产研一体的产城融合圈，形成以新一代信息技术产业、高端制造装备产业为主导，聚焦智能传感器、精密仪器设备等重点产业集群细分领域的产业园区和产研园区。

2月3日，光明区重磅发布了2023年“锚定高质量澎湃新动能”十大任务，明确要推动50亿级智能传感器产业基金落地生效，智能传感器产业快速成长为100亿级集群。

这一系列的举措，都在表明光明区正奋力抢抓智能传感器产业发展的时代机遇，加速抢占产业竞争制高点，打造华南地区智能传感器产业高地，为建设世界一流科学城构筑现代产业根基。

出台强力扶持政策打造智能传感器产业化示范区

一个好项目，就是一个经济增长点；一个好产业，就是一条经济增长级。

智能传感器作为信息系统与外界环境交互的重要手段和感知信息的主要来源，是决定未来信息技术产业发展能级的关键核心和先导基础。

在深圳的“20+8”产业集群规划布局中，智能传感器产业是重要一环。《深圳市培育发展智能传感器产业集群行动计划（2022—2025年）》显示，光明区肩负了布局建设兼具量产能力的研发中试线，打造智能传感器中试熟化与产业化示范区的重任。

为进一步推动智能传感器产业集群加速形成，强化政策服务、政务服务，光明区出台了《培育发展智能传感器产业集群实施方案（2022—2025）》《关于支持智能传感器产业集群高质量发展的若干措施（征求意见稿）》等文件，从推动重大项目落地、提升产业创新能级、支持企业做大做强、加快重点行业示范应用等方面加快推动落实。

根据规划，光明区将重点发展智能传感器设计环节，加强制造和封测能力建设，重点发展消费电子、智能驾驶与工业传感器（智能机器人、工业互联网）。

围绕智能传感器设计企业技术需求，光明区还将建设一条产能达3000片的八英寸MEMS中式线，具备热电堆、MEMS压力、MEMS麦克风、MEMS惯性传感、微流控和微振镜等工艺平台，以帮助相关中小企业实现从工艺研发、中试到小规模量产的无缝对接，降低初创公司的创业风险和资金压力，加速成果产业化，助力形成企业聚集效应。

高质量建设先进制造业园打造百万级产城融合圈

一批高品质的智能传感器产业园区涌现，将加速推动光明区形成完整的智能传感器产业链。

在湾区“20+8”之智能传感与精密仪器先进制造业园区项目现场，十几台旋挖桩发出轰鸣声，工人们正有序开展作业，一片热火朝天的景象。

该项目位于光明区西南直角产业带，划定片区综合开发范围1.95平方公里，规划容积382.51万平方米，含移交政府地铁融资地块规划容积55.06万平方米。项目同时位于广深港澳科创走廊核心节点，是大湾区引领国家科技创新的战略锚地，是国家先进科学超越式发展的重点引领区域。通过项目统筹实施，打造百万级产研一体的产城融合生态圈，为片区高品质产业空间、楼宇经济、特色产业空间直供提供有力保障。

项目还纳入了深圳市首批“工业上楼”试点。“工业上楼”是指让企业在大厦楼宇中进行工业生产、办公、研发、设计的新型产业空间模式，能让产业链、供应链更加牢固和紧密。项目按照“工业上楼”大标准层、高载荷、宽柱网、多货梯建筑设计要求，将贡献高品质产业类空间197.5万平方米；其中一期产业空间41.0万平方米。主要建设内容包括厂房、宿舍及其他公共配套设施等。

“目前，我们正在积极对接智能传感器与精密仪器方面的企业，了解他们的厂房需求，结合个性化定制，并按照‘工业上楼’相关设计规范加速推进项目建设。”华润置地润宏公司产业项目负责人李先生表示，项目整体分四期开发，项目一期计划2026年竣工。

值得一提的是，项目周边山水生态资源较好，该项目通过优化用地功能及规划布局，将串联茅洲河至五指耙森林公园的明湖蓝绿廊道，打造成为光明亮丽的生态公园新名片，充分利用地铁口和茅洲河资源，将休闲、消费、旅游、文化、商业及配套形成集聚，打造“三生”(生产、生活、生态）“三宜”(宜居、宜业、宜游）片区，建成产城融合和“工业上楼”的典范和样板。

智能传感器企业扎根光明发展信心满满

作为粤港澳大湾区和广深港澳科技创新走廊的重要节点，在智能传感器的赛道上，光明区智能传感器规上工业企业发展迅速，集聚了纽迪瑞科技、美思先端、诺安智能等一批专精特新“小巨人”企业，企业数量也以年均15.7%的速度增长。

位于招商局光明科技园的深圳市美思先端电子有限公司，创立于2015年。2021年，《“十四五”数字经济发展规划》发布，传感器产业迎来了崭新的发展机遇，美思先端也进入了快速发展的关键期。企业产业规模迅速扩大，急需新的生产场地。

由于行业的特殊性，企业产线有大型设备，除了对层高、楼层荷载、标准层面积有比较严格的要求，还有垂直交通、货梯吨位等问题需要考虑。经过政府的帮助和一番考察后，2022年7月，美思先端在招商局光明科技园启动了近五千平方米的新厂区，拉开了两条固定资产投入超千万级别的传感器生产线。

“场地不足，就会导致跨地沟通效率低，生产和研发脱节等。”美思先端研发总监赵俊表示，加上行业的技术种类繁多，整体发展也相对分散。得知光明要高质量建设湾区“20+8”之智能传感与精密仪器先进制造业园区，“我们非常期待，对未来的发展也充满信心。”赵俊说道，这样不仅能解决企业的场地需求，还可以将行业集聚起来，有利于技术沟通合作，进一步提升生产效率，推动智能传感器产业发展壮大。

谈及未来发展规划，赵俊表示，美思先端将继续深挖MEMS传感器核心技术，计划在3年内突破10个以上中高端传感器的核心技术问题，并实现技术的产品化与市场化，打破国外技术垄断，为中国传感器行业的高质量发展贡献一份力量。

【受小米等机构青睐，这家传感器芯片公司完成亿元融资，助力激光雷达上车】

新一轮融资的完成将助力公司进一步夯实在dToF领域的技术优势，拓展更多场景下的商业化应用落地。

3D传感器芯片和解决方案提供商灵明光子近日完成亿元级C+轮融资，投资方为基石资本、谷雨嘉禾资本等机构，光源资本担任独家财务顾问。新一轮融资的完成将助力公司进一步夯实在dToF领域的技术优势，拓展更多场景下的商业化应用落地。

灵明光子是具备成熟3D堆叠dToF芯片设计和工艺能力的公司，在高PDE高性能SPAD器件设计及工艺能力上表现优秀，基于波长905nm 处的PDE达到25%，目前已申请百余项国内国际专利。在产品研发方面，基于对3D视觉市场需求的理解，公司已推出硅光子倍增管（SiPM）、单光子成像阵列（SPADIS）及dToF模组、有限点dToF芯片及模组三大完备的产品系列，基本覆盖车载激光雷达及智能座舱传感系统、手机、XR头显、机器人、智能家电、智能楼宇等多种3D传感器应用终端及场景。目前，公司产品已开始规模量产，并逐步导入车载、消费电子、智能家居、工业等下游客户产品，其中单点产品已在吹风机、手机等消费端产品实现量产出货，SiPM产品已完成车规量产准备。

dToF（direct Time of Flight）是一种主要用于测距及3D成像的深度传感器技术方案，它可以直接向待测物体发射光脉冲并捕获反射光脉冲，通过记录光脉冲的飞行时间来计算待测物体的距离。dToF测距能力优异，可搭载性高，其低成本、低能耗、高可靠性等特性可满足从手机到汽车、家居到工业绝大多数常见平台的搭载要求。

灵明光子也在不断探索dToF在车载场景的应用。公司携手众多汽车领域合作伙伴，开始dToF在车载激光雷达、DMS传感器等车载终端设备上的布局。目前公司产品已经过多家激光雷达厂商测评，实现小批量导入，并与多家车载领域上下游企业达成战略合作，合力推进激光雷达上车进程，加速推动智能汽车朝着三维感知方向迈进。

与此同时，灵明光子也加快了对XR的战略布局。2022年，灵明光子与高通、虹软进行合作，并在骁龙8Gen2处理器上搭载了灵明光子Spot dToF芯片，成功在安卓手机上打造全新的“导演模式”，实现快速对焦、复杂光照场景优化、焦点切换、焦点追踪等功能，提升了安卓手机用户的视频拍摄体验。未来，灵明光子与合作伙伴还将进一步深化dToF在消费电子芯片上的研发合作，同时拓展这一技术在XR领域的应用。

【美国新研究新生物传感器创建芯片上的“感觉器官”】

科技日报北京2月9日电（记者张梦然）美国康奈尔大学工程学院开发出一种能模拟细胞膜的特性并提供电子读数的合成生物传感器。该研究近日发表在美国化学会《ACS合成生物学》杂志上，其有助于更好地了解细胞生物学、开发新药以及在芯片上创建“感觉器官”。

细胞膜内的蛋白质是细胞功能的“守门人”，具有许多重要功能，包括与环境交流、催化化学反应以及跨膜移动化合物和离子。当膜蛋白受体被激活时，带电离子穿过膜通道，触发细胞功能。例如，当来自神经的信号指示带电的钙离子通道打开时，大脑神经元或肌肉细胞就会放电。

该研究使用合成生物学方法重建细胞膜及其嵌入的蛋白质，创造了一种生物传感器。它以一种柔软且易于使用的导电聚合物为起点，在支撑物之上充当电路并由计算机监控。形成膜的一层脂质分子位于聚合物的顶部，目标蛋白质位于脂质内。这个导电传感平台可以在蛋白质被激活时进行电子读数，能够测试分子是否以及如何与细胞膜中的蛋白质发生反应。

在概念验证研究中，研究人员创建的无细胞传感平台将模型蛋白质直接合成到人造膜中。由于传感器的组件是透明的，研究人员可使用光学技术，例如在激活时发出荧光的工程蛋白质，通过显微镜研究基本原理，并观察细胞过程中的蛋白质本身发生了什么。他们还可记录电子活动，通过巧妙的电路设计了解蛋白质的功能。

研究人员称，这是利用跨膜蛋白的无细胞合成生物传感器的第一个范例。他们将不必在细胞中生长蛋白质，然后再将它们嵌入膜平台。相反，他们可直接从DNA进行合成。

有了这样的系统，对与疾病有关的特定蛋白质感兴趣的药物化学家，可以将潜在的治疗分子流过该蛋白质以观察它的反应；希望创建环境传感器的科学家也可在平台上放置敏感蛋白质，对化学物质或污染物进行检测。

【微软已解散仅成立四个月的工业元宇宙应用团队，100 名员工全部辞退】

2 月 10 日消息，据 The Information 援引知情人士的话称，微软已经解散了仅成立四个月的元宇宙应用团队，该团队旨在帮助客户在工业环境中使用元宇宙。这位知情人士说，该团队约 100 名员工已全部被解雇。

IT之家在去年 10 月报道过，微软当时创建了一支工业元宇宙核心团队，旨在打造发电厂、工业机器人和交通网络背后控制系统软件接口。这个团队主要由一个内部被称为 Project Bonsai 的小组组成。

值得一提的是，微软上个月宣布裁员 1 万人，涉及到多个部门，约占其员工总数的 4.5%。

微软首席执行官萨蒂亚・纳德拉（Satya Nadella）在发给员工的一份说明中表示，客户希望“优化他们的数字支出，以更少的资源做更多的事”，并且“在世界上部分地区经济衰退、其他地区预计经济衰退时要谨慎行事”。

传感财经

【2月9日传感财经分析：指纹模组概念报涨，深科技领涨；车用传感器概念报涨，中航电测领涨，红外传感概念报涨，睿创微纳领涨】

2月9日盘后，指纹模组概念报涨，深科技(12.51，0.53，4.42%）领涨，硕贝德(8.41，0.24,2.94%)、ST九有(2.28，0.06，2.7%)、欧菲光(5.28，0.13，2.52%)等跟涨。

2月9日盘后，车用传感器概念报涨，中航电测(31.61，5.27，20.01%)领涨，移为通信(11.98，0.78,6.96%)、通富微电(19.8，1.12，6%)、华工科技(20.09，0.79，4.09%)等跟涨。

2月9日盘后，红外传感概念报涨，睿创微纳(47.15，1.44，3.15%)领涨，高德红外2.13%、久之洋2.08%、赛微电子1.91%、大立科技1.57%等跟涨。