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【安徽建筑大学:研究碳纳米管/聚氨酯海绵压力传感器的创新应用】
柔性压力传感器在人机交互、运动检测和手势识别等多个领域都非常重要。本文,安徽建筑大学Yang Song等研究人员在《ACS Appl. Electron. Mater.》期刊发表名为“Wearable and Cost-Effective Pressure Sensor Based on a Carbon Nanotube/Polyurethane Sponge for Motion Detection and Gesture Recognition”的论文,研究利用碳纳米管和聚氨酯海绵的复合材料开发了一种压阻式压力传感器。传感器是通过浸渍干燥法制造的,这种方法可使碳纳米管(CNT)附着在聚氨酯海绵(PUS)的骨架上。所获得的传感器具有以下优异特性:灵敏度高(2.7% kPa-1)、响应迅速(响应/恢复时间分别为 60/100 ms)、长期稳定性好(在加载/卸载循环过程中以 0.1 Hz 频率在 18,000 秒内保持 0-100 kPa 范围内的一致响应信号)。
结果表明,传感器可以有效捕捉这些不同的信号,从而区分不同的运动状态。此外,该传感器还能通过有规律的按压准确传递 26 个英文字母和 10 个阿拉伯数字的摩尔斯电码。最后,利用传感器制作了一个感知手套,用于表达阿拉伯数字 0-9 的手势。基于 Inception 网络的深度学习算法实现了 10 种手势的高准确率(99.5%)手势识别。这项工作为生产柔性压力传感器提供了一种成本效益高且简单的方法,可用于各种应用,包括人体运动检测、可穿戴设备、手势识别和人机交互。
图文导读
图1. (a) CNT/PUS 传感器的制造过程。(b) CNT/PUS 传感器展开图。
图2. (a) CNT/PUS 均匀的黑色外观和断裂的表面。(b) 尺寸为30×30×20毫米的 CNT/PUS放在番茄叶子的图片。(c) CNT/PUS 的压缩和复原过程,显示出极佳的可压缩性和复原性。
图3. (a) PUS 光学图。(b、c)放大 500 倍和 2000 倍的 PUS 截面 SEM 图像。(d) CNT/PUS 光学图。(e、f)CNT/PUS 横截面的扫描电镜图像,放大倍数分别为 500 倍和 2000 倍。
图4. (a) 实验装置示意图。(b) CNT/PUS 传感器在 0-100 kPa 压力范围内的压力-RCR 关系。(c) 传感器的滞后特性。(d) 传感器在 5 kPa 负荷下的响应时间和恢复时间。(e、f)传感器在弯曲和扭转情况下的响应时间和恢复时间。(g、h)PUS 和 CNT/PUS 在不同应变(25%、50% 和 75%)下的压缩应力-应变曲线;局部放大图显示了应变范围为 25%-50%时应力-应变曲线的变化。
图5. (a) 0.25 Hz 下不同压力(10、20 和 30 kPa)下传感器的 RCR 响应。(b) 传感器在 20 kPa 下不同频率(0.5、1 和 2 Hz)的 RCR 响应。(c) 传感器在 0-100 kPa 下重复 18,000 秒的压缩-释放循环;插图显示了 0-500 秒和 17,500-18,000 秒的压缩-释放循环。
图6. CNT/PUS 传感器作为人体运动检测可穿戴设备的演示
图7. (a) 阿拉伯数字 0 至 9 的十种不同手势。(b) 数字 0-9手势的流程图。(c) 在表达 0-9 数字手势时,五指上不同基本传感器对传感手套的 RCR 响应。
图8. (a) 基于 InceptionNet 的阿拉伯数字 0-9 手势识别流程图。(b) Inception 网络模型的训练曲线。(c) 基于 Inception 网络模型的 10 个手势识别结果的混淆矩阵。(d) 基于不同模型的 10 个手势的识别精度
小结
总之,通过低成本的浸渍干燥法制备了CNT/PUS,将 CNT 粘附在 PUS 的骨架结构上形成敏感层,从而生产出夹层型压阻压力传感器。该传感器具有出色的灵敏度(在 15 kPa 范围内,S 值为 2.7% kPa-1)、快速响应/恢复时间(60/100 ms)、较小的滞后(10.75%)和强大的循环稳定性(0-100 kPa 范围内为 18,000 s,工作频率为 0.1 Hz)。因此,该传感器易于制造,价格低廉,可实现大规模生产和潜在应用。当 CNT/PUS 传感器位于人体的不同部位(如指尖、手指、手腕、肘部、膝部和足部)时,能够检测到各种人体运动信号。
此外,该传感器还可以通过有规律的按压来传递摩尔斯电码信息,是一种理想的信息传播设备。最后,通过医用胶带将五个传感器粘贴在每个手指的近节上,制作了一个传感手套。该手套可检测不同手指的屈伸信号。为了创建手势样本数据集,我们收集了 1000 个样本,并使用最小-最大归一化方法对原始数据进行了预处理。基于该数据集,我们构建了 Inception Network、LeNet、决策树和 k-nearest neighbor 模型来对阿拉伯数字 0-9手势进行分类。Inception Network 模型的平均准确率达到 99.5%。这些实验结果表明,该传感器非常适合用于检测人体运动、传输信息、识别手势以及其他潜在应用。
传感动态
【新华社:重庆智能传感器产业助推高质量发展】
近年来,重庆市北碚区与中国铁建携手共建重庆市传感器产业园,聚焦智能传感技术,以补链强链延链为抓手,通过出台专项激励措施、设立产业扶持基金、实施精准招商、成立产业生态联盟等举措,推动智能传感器产业规模化、特色化、差异化、高端化发展。目前,重庆市传感器产业园已集聚传感器产业相关企业34家。
11月30日,重庆市传感器产业园中科光智(重庆)科技有限公司工作人员在生产测试车间作业。
11月30日,重庆市传感器产业园重庆句句电智能科技有限公司工作人员在生产车间作业。
11月30日,中国铁建工作人员(右一)向参观者介绍重庆市传感器产业园运营情况。
这是11月30日在重庆市传感器产业园重庆句句电智能科技有限公司拍摄的智能取餐器老化测试现场。
这是11月30日在重庆市传感器产业园重庆斯太宝科技有限公司拍摄的“薄膜铂热敏感芯片”产品自动化生产作业现场。
11月30日,重庆市传感器产业园重庆斯太宝科技有限公司工作人员在生产车间作业。
11月30日,重庆市传感器产业园中科光智(重庆)科技有限公司工作人员在生产测试车间作业。
11月30日,重庆市传感器产业园中科光智(重庆)科技有限公司工作人员在生产测试车间作业。
这是11月30日在重庆市传感器产业园重庆华虹仪表有限公司拍摄的自动化作业现场。
11月30日,重庆市传感器产业园重庆华虹仪表有限公司工作人员在生产车间作业。
这是11月30日在重庆市传感器产业园重庆华虹仪表有限公司拍摄的自动化作业现场。
这是11月30日在重庆市传感器产业园重庆斯太宝科技有限公司拍摄的“薄膜铂热敏感芯片”产品自动化生产作业现场。
【消息称 SK 海力士与三星电子 DRAM 市场份额差距已缩小至 4.4%】
11 月 28 日消息,上周就有研究机构的数据显示,在人工智能聊天机器人 ChatGPT 大火带动的人工智能领域应用需求增加的推动下,SK 海力士三季度在全球 DRAM 市场的份额达到了 35%,是他们自成立以来市场份额最高的一个季度。
而从最新报告来看,DRAM 市场份额在三季度创下新高的 SK 海力士,也缩小了同竞争对手三星电子在这一产品领域的市场份额差距。
研究机构的报告显示,SK 海力士 DRAM 产品在三季度的销售额为 46.3 亿美元,环比增长 34.59%;三星电子 DRAM 三季度的销售额则是 52 亿美元,环比增长 17%。
在三季度全球所销售的 DRAM 中,三星电子所占的份额为 39.4%,仍要高于 SK 海力士,但份额差距已缩小到了 4.4 个百分点,是这两家公司 DRAM 市场份额差距到目前为止最小的一个季度。
研究机构的报告还显示,SK 海力士 DRAM 的市场份额明显增加,是得益于人工智能应用需求、高带宽存储器和其他高端半导体产品需求的激增。
研究机构在报告中就提到,在今年一季度,SK 海力士在 DRAM 市场的份额是 24.7%,是第三大厂商,那一季度三星电子的份额为 42.8%,美光的份额为 27.2%;而在二季度,SK 海力士的份额就增加到了 31%,再次超过美光,成为了第二大厂商。
【霍尼韦尔:携手中企重构价值链】
“链博会的举办,让全球工商企业携手成链、聚沙成塔,找到供应链上下游的合作伙伴,助力各方在产业链供应链不同环节开展合作。相较于其他展会,链博会更加注重供应链上中下游企业的交流合作,帮助企业找到自己在供应链上的位置,联系对口合作伙伴,关注长期合作和共同发展。”霍尼韦尔特性材料和技术集团副总裁兼亚太区总经理刘茂树在接受经济日报记者采访时表示。
在首届链博会上,霍尼韦尔集中展示了其在可持续发展和能源转型领域的多个成熟技术与解决方案。刘茂树表示,当前,增强供应链韧性已成为助力经济复苏的重要保障。提升产业链供应链韧性、加强国际合作和交流、提高国际化水平,是清洁能源产业健康有序发展必不可少的基础。霍尼韦尔在净零技术、储能和可再生能源、能源效率和减排以及数字化领域的产品与解决方案,正在成为公司助推中国市场实现可持续发展的创新引擎。
“当前,霍尼韦尔正在思考如何在全球范围内更合理地布局供应链。”刘茂树表示,对于霍尼韦尔而言,如何通过不断开发满足客户能源和环境需求的产品与技术,服务中国高质量发展的远景目标,与中国合作伙伴共同塑造可持续发展的未来,是摆在企业面前的重大课题。
“目前,霍尼韦尔已在中国建立了覆盖研发、制造与服务的完整价值链。未来,霍尼韦尔将继续充分利用数字化、智能化等解决方案,和中国企业一起成长,通过与中国本土企业深入合作,共同参与全球价值链的重构。”刘茂树说
审核编辑 黄宇
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