傳感新品

【鄭州大學科研突破：石墨烯傳感器助力可穿戴設備與人機交互】

高性能柔性應變傳感器在可穿戴設備和健康監測領域有著巨大的應用潛力。然而，開發在寬應變范圍內具有高靈敏度的柔性應變傳感器仍是一項重大挑戰。研究設計了一種具有多孔卷曲結構的纖維膜，作為 TPU/GNPs 柔性應變傳感器的基底材料。這種結構設計有效地平衡了靈敏度和應變范圍。

利用水洗電紡絲法制備的 TPU-PEO 纖維膜具有多孔的 TPU 框架。隨后，對纖維膜進行無水乙醇刺激，以獲得多孔卷曲的網絡結構。通過超聲波處理，GNPs 被修飾在熱塑性聚氨酯纖維膜上。所制得的柔性應變傳感器在較大的應變范圍（350%）內具有較高的靈敏度（GF = 4047.5），并表現出優異的傳感性能、穩定性和耐用性（大于 10,000 次循環）。它不僅能捕捉基本動作，還能有效識別和測量彎曲角度，從而實現更復雜的人機交互體驗。這一進步為未來智能可穿戴技術和人機交互提供了可能性，推動了這些領域的發展。

圖文導讀

圖1. （a）TPU/GNPs應變傳感器的制造流程，（b） T/P纖維膜。（c） T/P-C纖維膜。（d） T/P-GNPs纖維膜。（e-f）T/P-GNP復合材料優異的柔韌性

圖2.（a） T/P纖維膜。（b，c）T/P-W纖維膜在不同位置上不同多重度的形貌。（d，e）T/P-C纖維膜在不同位置上不同多重性的形貌。（f） T/P-GNPs纖維膜的表面形貌。

圖3.（a） T/P纖維膜和T/P-W纖維膜的紅外光譜。（b） T/P-GNPs復合纖維膜、TPU纖維膜和GNPs的XPS。（c） T/P-GNPs復合纖維膜、TPU纖維膜和GNPs的XRD。

圖4：(a) TPU/GNPs 應變傳感器最初五個拉伸-釋放循環的應力-應變曲線，應變分別為 50%、100%、200%、400% 和 600%。(b) TPU/GNPs 應變傳感器在 50-600%不同應變下五個周期的機械滯后。

圖5、TPU/GNPs傳感器在高靈敏度和寬檢測范圍圖示

圖6.TPU/GNPs應變傳感器在人體運動檢測中的應用

小結

綜上所述，本文報道了一種具有多孔卷曲網絡結構的TPU/GNPs纖維膜，該膜利用其優異的孔隙率和機械強度來平衡柔性應變傳感器的靈敏度和工作應變范圍。采用靜電紡絲法制備TPU-PEO纖維膜，形成具有多孔結構的TPU網絡結構，并通過水洗和無水乙醇刺激壓接。隨后，在超聲波的協助下，GNP有效地附著在孔隙和纖維上。多孔結構有利于GNPs導電顆粒的粘附，有效增強了傳感器的電氣和傳感性能。

同時，壓接結構大大擴展了傳感器的工作應變范圍。TPU/GNPs應變傳感器采用多孔和卷曲結構，在350%的工作范圍內表現出高達4047.5的出色靈敏度。該傳感器不僅可以區分不同的速率和應變，而且在長期運行（10,000 次循環）后仍能保持出色的穩定性和耐用性。除了出色的性能外，該傳感器還能夠準確監測人體運動和生命體征，甚至可以識別不同的彎曲角度。此外，它還可以應用于元宇宙進行實時人機交互，在該領域展現出廣闊的前景。這進一步驗證了將多孔和卷曲網絡結構應用于柔性應變傳感器的可行性，為平衡靈敏度和工作應變范圍的挑戰提供了新的解決方案。

傳感動態

【行業領先的高端傳感器及測控系統：乃爾電子戰略融資近2億元】

近日，行業領先的高端傳感器及測控系統研發商：乃爾電子完成近2億人民幣戰略融資。本輪投資方為上海航空產業基金（海望資本）、航發基金、深圳高新投、睿興投資。

關于乃爾電子

乃爾電子是一家高端傳感器及測控系統研發商，專注于研發各種科學原理的振動和沖擊傳感器、位移傳感器、速度傳感器、壓力傳感器以及各類優質高效的傳感器系統和解決方案，自主設計了MEMS芯片和壓電陶瓷材料。

廈門乃爾電子有限公司（簡稱：乃爾電子）成立于2010年3月，廠房面積1.2萬平方米，注冊資金2.0344億元人民幣，總部位于廈門，在全國主要城市設有銷售代表處。乃爾的核心技術團隊中有來自不同領域的經驗豐富的科學家、行業專家以及富有夢想與開拓精神的工程師，其中碩士及以上學歷占比70%以上。

乃爾自主研制并擁有特種壓電陶瓷配方及MEMS芯片設計等核心技術能力，專注于研制高可靠性及高性能壓電類傳感器（超高溫、超寬頻、超輕質量的振動和沖擊傳感器）、高精度高可靠的MEMS芯片類傳感器（變電容加速度、硅壓阻式壓力、硅壓阻式加速度）、種類齊全的磁電類傳感器（轉速、線位移、角位移、振動速度），以及技術領先的高溫高頻微波測試系統、風力發電機和電梯等各類裝備狀態監測系統。

乃爾已申請各類專利及軟件著作權超100項，技術處于行業領先地位，打破國外禁運，產品廣泛應用于航空船舶、軌道交通、能源工業等領域，并為國防裝備建設貢獻自己的綿薄之力。

【思特威推出首顆 5000 萬像素 1/1.28 英寸手機圖像傳感器 SC580XS】

1 月 11 日消息，國產 CMOS 廠商思特威 SmartSens 今日宣布推出其首顆 5000 萬像素 1/1.28 英寸圖像傳感器新品 —— SC580XS。

此款新品是思特威繼成功量產第一顆 22nm HKMG Stack 工藝的 5000 萬像素 1/1.56 英寸產品 SC550XS 之后，在同一工藝平臺打造的升級產品。作為 1.22μm 像素尺寸圖像傳感器，SC580XS 搭載思特威新一代像素技術 SFCPixel-2 以及 PixGain HDR、AllPix ADAF 等多項技術和工藝。

據介紹，SC580XS 采用思特威 PixGain HDR 技術，通過同一幀曝光下的像素高低轉換增益合成，大幅提升動態范圍，同時有效抑制運動偽影。此外，SC580XS 還支持三重曝光 HDR、PixGain HDR+VS 等多種高動態范圍模式，動態范圍可達 120dB。

基于 SFCPixel-2 和 PixGain 技術，SC580XS 的讀取噪聲（RN）低至 0.7e-，并在相關多采樣技術（CMS）的加持下，其 CMS 4x 噪聲降幅可達 40%。較行業同規格產品，SC580XS 的讀取噪聲（RN）和固定噪聲（FPN）號稱可降低約 33% 和 32%，PRNU 小幅降低 4%。

此外，SC580XS 在四合一（Summing）模式下，單顆像素尺寸達到 2.44μm，可為手機帶來 4K 120fps 的高幀率視頻拍攝功能。

SC580XS 還搭載了思特威 AllPix ADAF 技術 以及 Sparse PDAF 技術，以達到各類光線場景下更好的快速對焦效果。在暗光場景下，SC580XS 開啟 AllPix ADAF 模式，通過像素的橫縱方位組合，實現 100% 全像素對焦，為手機攝像頭帶來更快速精準的對焦效果；在日常光線場景下，SC580XS 切換至 Sparse PDAF 模式，通過部分像素相位檢測進行準確對焦，可大幅節省圖像傳感器的功耗。

得益于全新升級的讀取電路架構設計和 22nm HKMG 工藝，SC580XS 具備更好的低功耗性能。SC580XS 支持硬件 Remosaic 功能，在 50MP Full Size 模式下功耗低至 500mW（25fps 幀率）。同時，SC580XS 拍攝 12.5MP 圖像和 4K 影像的功耗分別低至 190mW 和 150mW。

基于 PixGain HDR 高動態范圍模式，SC580XS 拍攝 12.5MP 圖像的功耗為 465mW（AllPix ADAF 模式）和 310mW（Sparse PDAF 模式），有助于智能手機整機功耗的降低和延長連續視頻拍攝的最大時長。

【工信部印發《國家汽車芯片標準體系建設指南》】

工業和信息化部近日印發的《國家汽車芯片標準體系建設指南》（以下簡稱《指南》）提出，將根據汽車芯片技術現狀、產業應用需要及未來發展趨勢，分階段建立健全標準體系，加大力量優先制定基礎、共性及重點產品等急需標準，再根據技術成熟度，逐步推進產品應用和匹配試驗標準制定。

汽車芯片是汽車電子系統的核心元器件，是汽車產業實現轉型升級的重要基礎。《指南》明確，到2025年，制定30項以上汽車芯片重點標準，明確環境及可靠性、電磁兼容、功能安全及信息安全等基礎性要求，制定控制、計算、存儲、功率及通信芯片等重點產品與應用技術規范，形成整車及關鍵系統匹配試驗方法，滿足汽車芯片產品安全、可靠應用和試點示范的基本需要。到2030年，制定70項以上汽車芯片相關標準，進一步完善基礎通用、產品與技術應用及匹配試驗的通用性要求，實現對于前瞻性、融合性汽車芯片技術與產品研發的有效支撐，基本完成對汽車芯片典型應用場景及其試驗方法的全覆蓋，滿足構建安全、開放和可持續汽車芯片產業生態的需要。

《指南》提出，加強統籌組織協調。構建跨行業、跨領域、跨部門協同發展、相互促進的工作機制，整合汽車產業鏈上下游優勢資源力量，發揮好全國汽車、集成電路、半導體器件標準化技術委員會等組織作用，加強與通信、信息技術、北斗衛星導航等相關標委會的工作協同，統籌合力推進汽車芯片標準化工作。

【MEMS氣體傳感器應用和發展】

在日常生活中，我們感知外界靠眼睛、耳朵和鼻子，在信息化時代、物聯網時代、智能化時代，我們通過傳感器連接世界。在工業生產、環境、安全、智能生活中，氣體的監測是必不可少的環節，氣體傳感器在其中扮演了重要的角色。

隨著經濟的發展、技術的進步，氣體傳感器的應用更加廣泛，逐漸向小型化、集成化、模塊化、智能化方向發展。這些年，隨著MEMS（微機電系統）技術的進步，以MEMS技術為基礎的氣體傳感器逐步被開發出來，應用到各種場合。

MEMS全稱是Micro Electromechanical System，即微機電系統，是指在尺寸幾毫米甚至更小的材料上構建一個獨立的智能系統，滿足一定的使用功能。MEMS涉及物理學、半導體、光學、電子工程、化學、材料工程、機械工程、醫學、信息工程及生物工程等多種學科和工程技術，為智能系統、消費電子、可穿戴設備、智能家居、系統生物技術的合成生物學與微流控技術等領域開拓了廣闊的用途。

MEMS加速度計、MEMS麥克風、MEMS壓力傳感器、MEMS陀螺儀、MEMS濕度傳感器等在我們日常生活中經常用到。MEMS氣體傳感器是近些年興起的一項先進技術，用于探測氣體濃度的MEMS傳感器。

一、MEMS氣體傳感器的原理

a) 氣敏材料: MEMS氣體傳感器采用特殊的氣敏材料，能與目標氣體發生特定的化學反應。這種反應會導致材料的電阻、容抗或其他電性質的變化。

b) 微電子機械系統: 傳感器芯片上的微機械結構能夠引起氣敏材料的變形或位移。當目標氣體與材料發生反應時，產生的壓力或力量將改變微機械結構的狀態。

c) 電學測量: MEMS氣體傳感器通過測量材料電阻、電容等電性質的變化來檢測氣體濃度。這些電性質的變化與目標氣體的濃度呈正相關關系。

二、MEMS氣體傳感器的優點
（1）微型化：MEMS器件體積小，一般單個 MEMS傳感器的尺寸以毫米甚至微米為計量單位，重量輕、耗能低。同時微型化以后的機械部件具有慣性小、諧振頻率高、響應時間短等優點。MEMS更高的表面體積比(表面積比體積)可以提高表面傳感器的敏感程度。

(2)硅基加工工藝，可兼容傳統 IC生產工藝：硅的強度、硬度和楊氏模量與鐵相當，密度類似鋁，熱傳導率接近鉬和鎢，同時可以很大程度上兼容硅基加工工藝。

(3)批量生產：以單個 5mm×5mm尺寸的 MEMS傳感器為例，用硅微加工工藝在一片 8英寸的硅片晶元上可同時切割出大約 1000個 MEMS芯片，批量生產可大大降低單個 MEMS的生產成本。

(4)集成化：一般來說，單顆 MEMS往往在封裝機械傳感器的同時，還會集成ASIC芯片，控制 MEMS芯片以及轉換模擬量為數字量輸出。同時不同的封裝工藝可以把不同功能、不同敏感方向的多個傳感器或執行器集成于一體，或形成微傳感器陣列、微執行器陣列，甚至把多種功能的器件集成在一起，形成復雜的微系統。

(5)多學科交叉：MEMS涉及電子、機械、材料、制造、信息與自動控制、物理、化學和生物等多種學科，并集約了當今科學技術發展的許多尖端成果。

MEMS氣體傳感器體積小、成本低的特點為我們的生活提供了無限的想象，隨著技術的日益進步，可以實現各種各樣的應用。

審核編輯 黃宇