2030年美國(guó)芯片在全球市場(chǎng)份額提高到20%，智能傳感器芯片助力水利水務(wù)設(shè)備核心技術(shù)自主

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傳感新品

【河海大學(xué)：研發(fā)自供電協(xié)同信號(hào)放大光電化學(xué)傳感器！】

自供電光電化學(xué)(PEC)傳感器在分析領(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注，但用合理的策略增強(qiáng)其響應(yīng)信號(hào)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

河海大學(xué)白雪 開(kāi)發(fā)了一種新型的自供電PEC傳感平臺(tái)，基于由兩種ZIF衍生的ZnO/Co 3 O 4 異質(zhì)結(jié)作為光活性材料組成的光燃料電池對(duì)加替沙星(GAT)的定量檢測(cè)。與不存在電子受體相比，PMS的引入使信號(hào)輸出性能提高了2倍，信號(hào)靈敏度提高了72倍以上。構(gòu)建傳感界面時(shí)，在光電陰極上組裝了一種分子印跡聚合物來(lái)特異性識(shí)別GAT。提出的傳感器的檢測(cè)范圍為10 -1 至10 5 pM，檢測(cè)極限為0.065 pM。

研究要點(diǎn)

要點(diǎn)1. 作者利用兩種ZIF衍生的ZnO/Co 3 O 4 異質(zhì)結(jié)構(gòu)作為光活性材料和PMS作為電子受體，構(gòu)建了一種新型的自供電PEC傳感器。加替沙星(GAT)是一種廣泛存在于醫(yī)藥生產(chǎn)和制藥廢水中的抗生素，作為模型分析物驗(yàn)證了該傳感器的適用性。

要點(diǎn)2. ZnO/Co 3 O 4 復(fù)合材料為核殼結(jié)構(gòu)，成分相同，但性能不同。此外，ZnO/Co 3 O 4 異質(zhì)結(jié)構(gòu)都是由ZIF@ZIF從而避免復(fù)雜的操作或使用高成本的Pt電極。在雙光電極系統(tǒng)中，Co 3 O 4 @ZnO用作電子供應(yīng)的光陽(yáng)極，而ZnO@Co 3 O 4 被用作PMS活化的光電陰極。

要點(diǎn)3. 為了建立用于特異性識(shí)別GAT的傳感界面，將分子印跡聚合物（MIP）沉積在光電陰極上。通過(guò)將PMS與所提出的光燃料電池耦合，誘導(dǎo)了一種協(xié)同信號(hào)放大策略：（i）將PMS添加到光陰極加速了光陽(yáng)極的光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移，從而能夠增強(qiáng)輸出信號(hào)；（ii）PMS產(chǎn)生的?OH和SO 4 ?- 的光陰極活化，其氧化MIP結(jié)合GAT以提高傳感器的靈敏度。提出的傳感器的檢測(cè)范圍為10 -1 至10 5 pM，檢測(cè)極限為0.065 pM。

提出的傳感方法具有靈敏度、簡(jiǎn)單性、可靠穩(wěn)定性和抗干擾能力等優(yōu)點(diǎn)，為設(shè)計(jì)高性能自供電PEC傳感器打開(kāi)了大門(mén)。

研究圖文

圖1.（A）Co 3 O 4 @ZnO和ZnO@Co 3 O 4 的制造過(guò)程示意圖。（B）提出的雙光電極光燃料電池以及（C）基于MIP/ZnO@Co 3 O 4 光電陰極的GAT檢測(cè)過(guò)程。

圖2. Co 3 O 4 @ZnO的（A）TEM、（B）HR-TEM和（C）元素圖像。ZnO@Co 3 O 4 的（D）TEM、（E）HR-TEM和（F）元素圖像。

圖3.（A）ZnO、Co 3 O 4 和ZnO/Co 3 O 4 異質(zhì)結(jié)構(gòu)的XRD。ZnO、Co 3 O 4 和ZnO/Co 3 O 4 異質(zhì)結(jié)構(gòu)的高分辨率XPS：（B）Zn 2p和（C）Co 2p。Co 3 O 4 和ZnO的（D）XPS價(jià)帶譜和（E）M-S圖。（F）ZnO、Co 3 O 4 和ZnO/Co 3 O 4 異質(zhì)結(jié)構(gòu)的紫外-可見(jiàn)DRS光譜，插圖：Co 3 O 4 與ZnO的Tauc曲線。（G）GAT和構(gòu)建的電極的FTIR光譜。

圖4. Co 3 O 4 、ZnO、Co 3 O 4 @ZnO和MIP/ZnO@Co 3 O 4 的（A）I-T曲線和（B）EIS圖。光燃料電池在四種不同PMS劑量條件下的（C）OCV曲線和（D）P-I曲線：空白、陽(yáng)極室、陰極室和整個(gè)電池。

圖5. PMS激活自供電PEC傳感器的機(jī)理。

圖6.（A）在不添加或（B）添加1 mM PMS的情況下，傳感器對(duì)不同濃度GAT的P-I曲線以及（C）它們的校準(zhǔn)曲線。（D）添加1 nM GAT和不同干擾物的自供電傳感器的P max 直方圖。（E）MIP/ZnO@Co 3 O 4 光電陰極的高分辨率Co 2p光譜。（F）傳感器在20天內(nèi)對(duì)1 nM GAT的P-I響應(yīng)，插圖：相應(yīng)的P max 值。誤差條是根據(jù)三次測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差得出的。

傳感動(dòng)態(tài)

【陜西寶雞：打造具有全球影響力的傳感器品牌】

萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代，感知層是起點(diǎn)。物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)各種傳感器，才能夠獲取到壓力、溫度、濕度、光電等數(shù)據(jù)，然后把這些數(shù)據(jù)傳輸出去、鏈接起來(lái)。傳感器在油氣、新能源、工程機(jī)械、電力等眾多領(lǐng)域發(fā)揮著巨大作用。

寶雞是全省傳感器產(chǎn)業(yè)的重要承載地。位于寶雞市的麥克傳感器股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“麥克傳感”），是一家服務(wù)全球的工業(yè)測(cè)控儀表制造企業(yè)，其前身為寶雞市秦嶺晶體管廠，是我國(guó)最早從事傳感器研究的機(jī)構(gòu)之一。

經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展，麥克傳感研發(fā)制造的工業(yè)壓力傳感器和變送器產(chǎn)值全國(guó)第一、高端壓力傳感器國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率第一、金屬膜隔離傳感器自動(dòng)化制造水平行業(yè)第一……

“今年1月份，我們的壓力變送器產(chǎn)品投產(chǎn)量同比增長(zhǎng)56.9%，流量計(jì)產(chǎn)品更是獲得1000多萬(wàn)元的訂單，高質(zhì)量傳感器備受海內(nèi)外客戶信賴。如今，麥克傳感已成為國(guó)內(nèi)工業(yè)級(jí)壓力傳感器及變送器的領(lǐng)軍企業(yè)，產(chǎn)品主要應(yīng)用于能源、化工、裝備制造等領(lǐng)域，遠(yuǎn)銷(xiāo)海外，年銷(xiāo)售額突破億元?！?月23日，麥克傳感市場(chǎng)部經(jīng)理李鋒說(shuō)。

一只小小的傳感器，卻有著過(guò)億元級(jí)的市場(chǎng)規(guī)模，這得益于麥克傳感器重視科技創(chuàng)新，研發(fā)投入逐年增加，科研隊(duì)伍不斷壯大，科研成果轉(zhuǎn)化落地效率持續(xù)提升。

“我們將研發(fā)創(chuàng)新視作企業(yè)發(fā)展的核心動(dòng)力，不斷完善科學(xué)研發(fā)管理體系，每年投入巨量資金用于新品研發(fā)及實(shí)驗(yàn)，2023年發(fā)布的眾多研發(fā)新品在行業(yè)內(nèi)引起了轟動(dòng)。比如我們研發(fā)的高精高穩(wěn)傳感器MPM281Pro，產(chǎn)品參數(shù)比肩國(guó)際一線尖品，能夠?qū)崿F(xiàn)在高標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量與測(cè)量應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?guó)際競(jìng)品的完美替代?！丙溈藗鞲懈呒?jí)技術(shù)總監(jiān)高文奇說(shuō)。

為了提升高端傳感器的國(guó)產(chǎn)化替代率，自2022年開(kāi)始，麥克傳感對(duì)標(biāo)國(guó)際流程工業(yè)一流標(biāo)準(zhǔn)，自主研發(fā)MDP7100系列產(chǎn)品，該產(chǎn)品主要應(yīng)用于石油、化工等領(lǐng)域。

“目前，石油、化工等領(lǐng)域高端傳感器大多數(shù)還是被國(guó)外品牌壟斷著。在研發(fā)初期，我們面臨著人才短缺、技術(shù)積累薄弱等問(wèn)題，我們不斷吸納科研人員，組建了一支對(duì)標(biāo)國(guó)際一流傳感器技術(shù)的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)。經(jīng)過(guò)了一年多的時(shí)間，研發(fā)產(chǎn)品經(jīng)過(guò)了數(shù)次的迭代和升級(jí)，產(chǎn)品性能不斷優(yōu)化，最終一版MDP7100產(chǎn)品在穩(wěn)定性和精度方面，已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際一線產(chǎn)品的性能。”高文奇說(shuō)。

截至目前，麥克傳感參與制定國(guó)家、地方與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)共9項(xiàng)，形成了完善的知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系和獨(dú)特的研發(fā)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在寶雞市渭濱區(qū)、寶雞市金臺(tái)區(qū)、西安高新區(qū)、上海閔行區(qū)建立了四個(gè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)；同時(shí)，麥克傳感德國(guó)子公司輻射歐洲市場(chǎng)，籌建中的美國(guó)子公司輻射北美地區(qū)，海外業(yè)務(wù)快速發(fā)展，占比超40%，遍及全球100多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。

“未來(lái)，我們將立足‘大本營(yíng)’，積極‘走出去’，積極發(fā)揮傳感器鏈主企業(yè)的龍頭作用，持續(xù)技術(shù)產(chǎn)品創(chuàng)新，深化產(chǎn)學(xué)研合作，協(xié)同攻關(guān)傳感器‘卡脖子’關(guān)鍵技術(shù)，打造全球范圍具有影響力的中國(guó)傳感器品牌?！丙溈藗鞲懈笨偨?jīng)理張艷梅信心滿滿。

傳感技術(shù)是工業(yè)信息化時(shí)代的關(guān)鍵要素，也是新一代產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。麥克傳感是寶雞著力打造“西部傳感器之都”的縮影。

目前，寶雞已聚集麥克傳感、?？苽鞲小⒎榛痣娮拥葌鞲衅髌髽I(yè)60多戶，產(chǎn)品涉及壓力、溫度、流量、液位等4大類200多種，已形成從感知材料、敏感元件到變送器的較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈，先后成立陜西省首家傳感器企業(yè)科協(xié)、陜西省傳感器產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟、陜西省高端裝備用精密物理傳感器產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)合體、陜西省工業(yè)自動(dòng)化智能傳感器共性技術(shù)研發(fā)平臺(tái)。2023年，寶雞傳感器產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)30多億元。

“下一步，我們將圍繞傳感器未來(lái)發(fā)展需求和趨勢(shì)，建設(shè)一批創(chuàng)新平臺(tái)、實(shí)施一批重點(diǎn)項(xiàng)目、培育一批企業(yè)主體、引育一批創(chuàng)新人才，推動(dòng)國(guó)內(nèi)相關(guān)創(chuàng)新成果向?qū)氹u聚集，解決國(guó)產(chǎn)替代、共性技術(shù)、‘卡脖子’技術(shù)等問(wèn)題，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈‘補(bǔ)鏈、延鏈、強(qiáng)鏈’，不斷提升企業(yè)自主創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)鏈核心競(jìng)爭(zhēng)力，打造新型傳感器‘策源地’和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新‘孵化器’?！睂氹u市科技局黨組書(shū)記、局長(zhǎng)景行軍說(shuō)。

【【走近“專精特新”】中科水研：智能傳感器芯片助力水利水務(wù)設(shè)備核心技術(shù)自主國(guó)產(chǎn)化】

專業(yè)化、精細(xì)化、特色化、新穎化的“專精特新”中小企業(yè)，即是未來(lái)產(chǎn)業(yè)鏈的重要支撐，也是強(qiáng)鏈補(bǔ)鏈的主力軍。為彰顯“專精特新”企業(yè)風(fēng)貌，南昌高新區(qū)在【走近“專精特新”】專欄中，挖掘企業(yè)發(fā)展亮點(diǎn)，展現(xiàn)企業(yè)特色，為“專精特新”企業(yè)發(fā)展保駕護(hù)航中加快建設(shè)“三最”高新。今天我們走近中科水研科技股份有限公司。

水利水務(wù)是關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的大事。中科水研科技股份有限公司立足南昌高新區(qū)，依靠來(lái)自中國(guó)科學(xué)院核心研發(fā)團(tuán)隊(duì)，深耕多領(lǐng)域涉水應(yīng)用場(chǎng)景，形成了以智能傳感器應(yīng)用為核心的一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)與產(chǎn)品，涵蓋超聲波傳感芯片與設(shè)備、毫米波雷達(dá)傳感芯片與設(shè)備、5G邊緣智能設(shè)備等領(lǐng)域。

中科水研開(kāi)發(fā)的WT606高精度TDC計(jì)量芯片，可用于超聲波水表、超聲波燃?xì)獗怼?a href="http://www.wenjunhu.com/v/tag/3668/" target="_blank">VR等領(lǐng)域，提供高精度時(shí)間差計(jì)量的助力，在細(xì)分領(lǐng)域中，該產(chǎn)品比國(guó)外同類優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品分辨率提高15%，是一款打破了國(guó)外技術(shù)“卡脖子”的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。

成立四年來(lái)，在高新區(qū)的大力支持下，公司已成功研發(fā)6款智慧水文產(chǎn)品、3款涉水芯片和模組，申請(qǐng)專利21項(xiàng)。公司獲評(píng)高新技術(shù)企業(yè)，江西省“專精特新”中小企業(yè)。當(dāng)前，中科水研正堅(jiān)定不移地走全國(guó)產(chǎn)化產(chǎn)品研發(fā)和國(guó)產(chǎn)替代路線，成為水利水務(wù)行業(yè)核心設(shè)備國(guó)產(chǎn)化的先行者。

【美國(guó)商務(wù)部長(zhǎng)：2030年美國(guó)芯片在全球市場(chǎng)份額提高到20%】

2 月 27 日消息，美國(guó)商務(wù)部長(zhǎng)吉娜?雷蒙多（Gina Raimondo）昨日（2 月 26 日）在華盛頓戰(zhàn)略與國(guó)際研究中心發(fā)表演講，宣布加大對(duì)原材料供應(yīng)到封裝的完整生產(chǎn)線補(bǔ)貼，計(jì)劃 2030 年讓美國(guó)制造的芯片出貨量占比達(dá)到全球 20%。

雷蒙多表示在美國(guó)政府的牽頭推動(dòng)以及半導(dǎo)體行業(yè)公司的踴躍參與下，到 2030 年美國(guó)在全球先進(jìn)光刻技術(shù)芯片生產(chǎn)服務(wù)市場(chǎng)的份額將達(dá)到 20%。

雷蒙多表示為了推進(jìn)這個(gè)目標(biāo)，將全面扶持和發(fā)展從半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)到硅片加工封裝的全流程產(chǎn)業(yè)鏈，并計(jì)劃建立多家芯片測(cè)試和封裝企業(yè)。

雷蒙多表示目前也遇到了諸多挑戰(zhàn)，該機(jī)構(gòu)收到了 600 家公司提交了補(bǔ)貼申請(qǐng)，僅在先進(jìn)光刻技術(shù)領(lǐng)域，各公司的需求估計(jì)就達(dá) 700 億美元，而美國(guó)政府此前提供的補(bǔ)貼總額不超過(guò) 280 億美元。

此前報(bào)道，到目前為止，只有三家企業(yè)獲得了補(bǔ)貼，其中最大的一家是格芯（GlobalFoundries），該公司將獲得 15 億美元用于在紐約州發(fā)展企業(yè)。

【又裁員！德國(guó)工業(yè)巨頭博世宣布全球裁員3500人】

博世集團(tuán)發(fā)言人馬蒂亞斯?梅茨當(dāng)?shù)貢r(shí)間2月23日宣布，根據(jù)目前的業(yè)務(wù)量，博世集團(tuán)家電部門(mén)(BSH)計(jì)劃到2027年底在全球裁減約3500個(gè)間接領(lǐng)域部門(mén)的崗位，其中1000個(gè)崗位將在今年裁減。

據(jù)報(bào)道，梅茨稱，今年德國(guó)將有450個(gè)工作崗位受到該計(jì)劃的影響，目前尚未能確定未來(lái)三年德國(guó)將削減多少個(gè)工作崗位。

據(jù)梅茨介紹，間接領(lǐng)域包括行政管理等。因此，生產(chǎn)暫時(shí)不會(huì)受到影響，調(diào)整將以對(duì)社會(huì)可接受的方式進(jìn)行，包括博世、西門(mén)子、嘉格納和奈夫等品牌的博世家電部門(mén)希望避免裁員。

博世成立了一個(gè)專門(mén)的轉(zhuǎn)型部門(mén)，負(fù)責(zé)幫助德國(guó)受影響的員工進(jìn)入內(nèi)部和外部就業(yè)市場(chǎng)。據(jù)梅茨稱，BSH目前在全球擁有約6萬(wàn)名員工，其中包括約1萬(wàn)7000名德國(guó)員工。

博世集團(tuán)表示，必須大幅降低復(fù)雜性和成本，以確保競(jìng)爭(zhēng)力并為必要的投資提供資金。鑒于市場(chǎng)形勢(shì)瞬息萬(wàn)變，經(jīng)濟(jì)形勢(shì)持續(xù)困難和下滑，這一點(diǎn)尤為重要，當(dāng)務(wù)之急是使組織適應(yīng)新的戰(zhàn)略和增長(zhǎng)型市場(chǎng)。

【紅外線傳感器基本介紹及應(yīng)用注意問(wèn)題】

紅外線傳感器是利用紅外線來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的一種傳感器，有靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，紅外線傳感器可以控制驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)行。

紅外線傳感器常用于無(wú)接觸溫度測(cè)量，氣體成分分析和無(wú)損探傷，在醫(yī)學(xué)、軍事、空間技術(shù)和環(huán)境工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。例如采用紅外線傳感器遠(yuǎn)距離測(cè)量人體表面溫度的熱像圖，可以發(fā)現(xiàn)溫度異常的部位。

一、紅外線傳感器基本介紹

利用紅外線的物理性質(zhì)來(lái)進(jìn)行測(cè)量的傳感器。紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)。任何物質(zhì)，只要它本身具有一定的溫度（高于絕對(duì)零度），都能輻射紅外線。紅外線傳感器測(cè)量時(shí)不與被測(cè)物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且有靈敏度高，反應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。

紅外線傳感器包括光學(xué)系統(tǒng)、檢測(cè)元件和轉(zhuǎn)換電路。光學(xué)系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)不同可分為透射式和反射式兩類。檢測(cè)元件按工作原理可分為熱敏檢測(cè)元件和光電檢測(cè)元件。熱敏元件應(yīng)用最多的是熱敏電阻。熱敏電阻受到紅外線輻射時(shí)溫度升高，電阻發(fā)生變化（這種變化可能是變大也可能是變小，因?yàn)闊崦綦娮杩煞譃檎郎囟认禂?shù)熱敏電阻和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻），通過(guò)轉(zhuǎn)換電路變成電信號(hào)輸出。光電檢測(cè)元件常用的是光敏元件，通常由硫化鉛、硒化鉛、砷化銦、砷化銻、碲鎘汞三元合金、鍺及硅摻雜等材料制成。

紅外線傳感器常用于對(duì)疾病進(jìn)行診斷治療（見(jiàn)熱像儀）；利用人造衛(wèi)星上的紅外線傳感器對(duì)地球云層進(jìn)行監(jiān)視，可實(shí)現(xiàn)大范圍的天氣預(yù)報(bào)；采用紅外線傳感器可檢測(cè)飛機(jī)上正在運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī) 的過(guò)熱情況等。公眾號(hào)《機(jī)械工程文萃》，工程師的加油站！

具有紅外傳感器的望遠(yuǎn)鏡可用于軍事行動(dòng)，林地戰(zhàn)探測(cè)密林中的敵人，城市戰(zhàn)中探測(cè)墻后面的敵人，以上均利用了紅外線傳感器測(cè)量人體表面溫度從而得知敵人所在地。

二、應(yīng)用注意問(wèn)題

紅外傳感器是紅外探測(cè)系統(tǒng)中很重要的部件，但它很嬌氣，使用中如果不注意就有可能導(dǎo)致紅外傳感器損壞。因此，紅外傳感器在使用中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）必須首先注意了解紅外傳感器的性能指標(biāo)和應(yīng)用范圍，掌握它的使用條件。

（2）必須關(guān)注傳感器的工作溫度，一般要選擇能在室溫下工作的紅外傳感器，便于維護(hù)。

（3）適當(dāng)調(diào)整紅外傳感器的工作點(diǎn)。一般情況下，傳感器有一個(gè)最佳工作點(diǎn)。只有工作在最佳工作點(diǎn)時(shí)，紅外傳感器的信噪比最大。

（4）選用適當(dāng)前置放大器與紅外傳感器配合，以獲取最佳探測(cè)效果。

（5）調(diào)制頻率與紅外傳感器的頻率響應(yīng)相匹配。

（6）傳感器的光學(xué)部分不能用手摸，擦，防止損傷與沾污。

（7）傳感器存放時(shí)注意防潮，防振，防腐。

審核編輯 黃宇