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清华大学张莹莹:用于健康管理的基于金属-空气氧化还原反应的湿敏化学电柔性传感器

2022-09-22
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摘要 预计这种基于金属-空气氧化还原反应制造自供电传感器的策略不仅可以为健康管理提供湿度传感器,还可以为便携式和可穿戴应用的无电源设备的设计和制造提供新的途径。

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【清华大学张莹莹:用于健康管理的基于金属-空气氧化还原反应的湿敏化学电柔性传感器】

大量研究表明,柔性电子设备在健康管理中发挥着重要作用。目前,大多数报道的柔性电子设备都配备了单独的电源装置,需要通过外部电路进行组装。复杂的电路设计和布线对器件结构和集成技术提出了很高的要求,不可避免地影响了舒适性和美观性,增加了系统故障的概率。因此,非常希望开发出具有集成能量供应功能的柔性电子设备。


清华大学的张莹莹教授团队基于通常用于设计金属-空气电池的金属-空气氧化还原反应,设计了一种自供电的电化学湿度传感器(CEH),该传感器由夹在石墨纸和铝箔之间的氧化石墨烯(GO)/丝素蛋白(SF)/溴化锂(LiBr)电解质凝胶层组成。

GO/SF中丰富的亲水基团和LiBr的吸湿性导致输出电流与湿度紧密相关,使传感器具有高灵敏度(0.09 μA/s/1%)、快速响应(1.05 s)快速恢复(0.80 s)。作为概念证明,设计了一个一体化呼吸监测诊断治疗系统和非接触式人机界面,演示了CEH传感器在健康管理中的应用。

目前,大部分人机交互都是通过接触来完成的,往往会增加病毒和细菌传播等风险。作者基于高灵敏度CEH传感器,设计了一种非接触式人机界面。由于人体皮肤固有的湿度场,可以检测手指的接近,从而避免接触引起的病毒传播和细菌感染。将湿度传感器放置在水面以上的不同高度,以验证其用作非接触式人机界面的能力。根据在水面上不同高度的短路电流变化,展示出传感器具有较高的稳定性和可靠性。使用基于湿度传感器的非接触式人机界面来控制电梯模型,可以无需接触实现对电梯的控制

综上所述,该工作报告了一种由金属-空气氧化还原反应驱动的自供电CEH传感器,并展示了其在远程健康管理和医疗中的高性能。该传感器由夹在活性阳极和惰性阴极之间的GO/SF/LiBr凝胶电解质组成,可以通过跟踪其输出电流来敏感地检测湿度;其高灵敏度可归因于GO和SF中丰富的亲水基团以及LiBr的良好吸湿性。传感器显示出高灵敏度(0.09 μA/s/1%),响应速度快(1.05 s),回复时间短(0.80 s)和较宽的相对湿度工作范围(11-84%)。设计了一个智能呼吸系统与非接触式人机界面证明其应用。预计这种基于金属-空气氧化还原反应制造自供电传感器的策略不仅可以为健康管理提供湿度传感器,还可以为便携式和可穿戴应用的无电源设备的设计和制造提供新的途径。


传感动态

【重点布局传感器产业链上下游 汉威科技旗下基金公司完成登记】

9月20日晚间汉威科技公告,公司参与投资的北京威拓私募基金管理有限公司(以下称“北京威拓”)已在中国证券投资基金业协会完成登记手续,注册资本2000万元,机构类型为私募股权、创业投资基金管理人。


据悉,北京威拓由汉威科技以及任红军、肖锋、巩超、郭义共同投资设立。其中,汉威科技出资800万元,认缴出资比例为40%。

北京威拓旨在未来作为汉威科技发起设立的包括传感器产业基金等合伙企业的管理人,深化汉威科技与政府产业引导基金及社会资本的投资合作,重点围绕汉威科技传感器产业链上下游进行投资,聚焦智能传感器等新兴产业,助力公司更好寻找业内具有良好发展潜质的企业进行投资,紧抓传感器、物联网领域快速发展机遇,夯实行业地位。

汉威科技以“成为以传感器为核心的物联网解决方案引领者”为产业愿景,通过多年的内生外延发展,构建了相对完整的物联网(IOT)生态圈,主要是以传感器为核心,将传感技术、智能仪表技术、通讯技术、云计算和地理信息等物联网技术紧密结合,形成了“传感器+监测终端+数据采集+空间信息技术+云应用”的系统解决方案,业务应用覆盖传感器、物联网综合解决方案、公用事业及居家智能与健康等行业领域,在所涉及的产业领域中形成了相对领先的优势。

2022年上半年,汉威科技实现营业收入11.81亿元,同比增长7.28%;归属于上市公司股东的净利润1.44亿元,同比增长3.83%;剔除股权激励费用后的归属于上市公司股东的净利润1.56亿元,同比增长12.32%。


【意法半导体混合双快门传感器全方位监控车舱,提高驾乘安全性和舒适性】

服务多重电子应用领域、全球排名前列的半导体公司意法半导体(STMicroelectronics,简称ST;纽约证券交易所代码:STM)致力于为汽车厂商提供所需的技术,其中驾驶监控系统(DMS)通过评测驾驶员的注意力集中度来确保道路行驶更安全。


意法半导体刚刚宣布的下一代混合双快门图像传感器可以监测整个车辆内部,全方位覆盖驾驶员和所有乘客空间。新图像传感器的新目标应用包括乘客安全带检测、生命体征监测、儿童遗忘检测、手势识别和高画质摄录拍照。

意法半导体执行副总裁、影像子业务部总经理Eric Aussedat 表示:“DMS 市场正以双位数的速度增长,利用覆盖车内多名乘客的全方位监控系统,意法半导体的新图像传感器将推动DMS市场发展,赋能汽车厂商开发新服务,为汽车用户提供更大的价值,以我们市场前沿的 DMS 传感器进一步推动技术发展和应用创新。”

新传感器 VD/VB1940是一个高成本效益的车舱监控系统解决方案,单片整合红外传感器的灵敏度和高分辨率与彩色图像传感器的高动态范围 (HDR),可以在卷帘快门和全局快门模式下交替拍摄,具有510万像素,可以拍摄乘员监控系统(OMS) 所需的高动态范围 (HDR) 彩色图像,还能拍摄通常由标准 DMS 传感器拍摄的高画质近红外 (NIR) 图像。驾驶监控系统DMS可以在所有光线条件下用NIR近红外成像技术分析驾驶员的头部和眼球的运动。

新款汽车图像传感器采用意法半导体的第二代 3D 堆叠背照式 (BSI)晶圆技术,最大限度地提高了光感面积和单位芯片面积的片上处理能力,使传感器能够本地执行复杂算法,不论是彩色成像还是 NIR近红外成像,都能提供出色的成像性能,从而节省电能,并降低对外部协处理器的要求。

片上执行的算法包括Bayer转换和 HDR合并,可以实现最佳画质和帧速率。片上处理方法Bayerization拜耳化让用户能够将 RGB NIR 4X4 模式的彩色像素转换成兼容各种 SoC芯片的 RGGB 格式。此外,本地处理还可以进行独立的彩色和 NIR 像素曝光优化,在两种模式下都可以实现出色的画质,智能调整可以从 RGB 像素捕获额外的 NIR 信息,最大幅度提高NIR 图像的分辨率。

嵌入式处理器还可以管理强化的网络安全功能,确保网联汽车应用的数据隐私,包括相互认证和摄像头与电控单元 (ECU)配对,以及视频流验证。

该传感器用全局快门模式拍摄NIR 近红外图像,可以与红外LED光源同步操作,捕捉快速移动的场景,不会造成运动图像模糊不清。通过支持逐行读取像素数据的卷帘快门模式,VD/VB1940 提供了出色的彩色成像性能。利用卷帘快门模式的片上 HDR 合并功能,VB/VD1940 可生成 100dB 高分辨率彩色图像。

VD/VB1940 取得AEC-Q100车规标准认证,符合 ISO 26262 标准,便于在最高ASIL-B 级的功能安全系统中使用。


【我国移动物联网连接数首超移动电话用户数】

工业和信息化部最新统计数据显示,截至8月底,我国移动物联网连接数已达16.98亿户,首次超过代表“人与人”连接的16.78亿户移动电话用户数。


移动物联网是基于移动通信网络提供连接服务的物联网,广泛应用于生产制造、公共服务、个人消费、社会治理等领域。近年来,随着各行各业加快数字化转型步伐,移动通信网络从主要服务“人与人”的通信,加速向主要服务“人与物”“物与物”的通信转变。目前,我国移动物联网在网络能力、应用发展和产业能力等方面实现领先。

在网络能力方面,我国已建成全球规模最大的移动物联网,截至2022年8月底,NB- IoT(窄带物联网)、4G、5G基站总数分别达到75.5万个、593.7万个、210.2万个,多网协同发展、城乡普遍覆盖、重点场景深度覆盖的网络基础设施格局已经形成。

在应用发展方面,移动物联网深度融入经济社会发展各领域多环节,NB-IoT已经在智能抄表、火灾预警以及电动车管理等方面形成4个千万级应用和若干百万级应用,中低速4G广泛应用于移动支付、共享经济、可穿戴设备等,5G行业应用案例累计超过5万个,覆盖国民经济40个大类。

在产业能力方面,国内企业技术及产品研发能力持续增强,生态体系持续完善。紫光展锐、翱捷科技、移远通信等移动物联网芯片和模组企业已在全球芯片和模组市场中占据领先优势。

移动物联网连接数超过移动电话用户数,在我国移动通信发展历程中具有里程碑意义,标志着万物智联时代已经到来,移动物联网已经成为促进信息通信业高质量发展、支撑数字经济做强做优做大的新引擎。


【Arm 被收购吸引力降低,业内人士称三星电子 SK 海力士不可能收购】

9 月 21 日消息,据国外媒体报道,英伟达 2020 年 9 月 13 日宣布的 400 亿美元收购 Arm 的交易,由于在监管方面面临重大挑战,最终以失败告终,英伟达和 Arm 的拥有者软银集团,在今年 2 月 14 日宣布终止收购交易。

虽然英伟达已终止收购,但在全球芯片领域影响力巨大的 Arm,仍是众多公司收购或投资的目标,英特尔 CEO 帕特・基辛格此前在接受采访时就曾表示,如果出现一个财团,他们可能非常愿意以某种方式参与其中。


外媒在报道中称,除了有兴趣参与的英特尔,三星电子、SK 海力士、高通等厂商,也被认为是最有可能收购 Arm 的公司。

但有韩国媒体在报道中称,Arm 成为被收购目标的吸引力在降低,业内人士认为三星电子和 SK 海力士这两家公司,不太可能收购。

对于三星电子,业内人士认为他们在大力发展晶圆代工业务,无晶圆厂商是他们的主要客户,代工这些客户所设计的芯片,收购 Arm 并没有他们想象的那么有用。还有业内人士表示,全球的无晶圆厂商依赖 Arm 的知识产权设计芯片,如果三星电子将 Arm 收购,他们就可能出于担心商业机密泄漏而终止与三星电子的合作。

反垄断监管方面的挑战,也是业内人士认为三星电子和 SK 海力士不可能收购 Arm 的原因,英伟达也是因此而放弃收购的。外媒在报道中还提到,英国方面目前仍将跨国收购 Arm 视为技术泄漏等。

虽然收购不可能,但外媒在报道中提到,三星电子和 SK 海力士收购 Arm,也有合理性方面的考虑的。他们认为 Arm 的业务范围,能直接弥补韩国半导体行业的弱点,在韩国,半导体制造比设计、封装等要发达的多。


传感财经

【9月21日传感财经分析:温度传感器概念盘中报跌,柯力传感领跌;智能传感器概念报跌,汉威科技领跌;汽车传感器概念报跌,东风科技领跌】

9月21日盘后,温度传感器概念盘中报跌,保隆科技-2.67%领跌,中航电测、日盈电子等个股纷纷跟跌。

9月21日盘后,智能传感器概念报跌,汉威科技领跌,柯力传感领跌,鼎捷软件、有研新材等个股纷纷跟跌。

9月21日盘后,光学传感器概念报跌,歌尔股份(29.59,-4.49%)领跌,天银机电(-1.45%)、韵达股份(-0.86%)、英唐智控(-0.71%)、欧菲光(-0.52%)等跟跌。

相关光学传感器概念股:

美迪凯688079:

光学光电子元器件龙头,主营业务涵盖各类光学光电子元器件的研发、制造和销售及提供光学光电子产品精密加工制造服务,产品主要应用干各类光学传感器及摄像头模组上,在超精密加工技术、晶圆加工技术等均有核心技术,苹果、华为、海康威视等均为其朋友圈。

近7日股价下跌3.93%,2022年股价下跌-54.66%。

欧菲光002456:

公司长期从事干摄像头模组、光学传感器、光学镜头等光学光电产品的生产和销售,产品大部分应用干智能手机、平板、智能穿戴等移动终端以及车载摄像、安防监控等新型终端应用领域。

在近7个交易日中,欧菲光有5天下跌,期间整体下跌7.13%,最高价为6.34元,最低价为6.15元。和7个交易日前相比,欧菲光的市值下跌了13.36亿元。

英唐智控300131:

公司控股子公司英唐微技术专注于光电转换和冬像处理的模拟IC和数字IC产品的研发生产,主要产

品包括车载IC产品、光电集成电路产品、显示设备的相关产品和光学传感器产品。其在日本与丰田、本田、尼桑、大发等日本汽车公司保持着长期稳定的合作关系。

在近7个交易日中,英唐智控有5天下跌,期间整体下跌8.19%,最高价为6.43元,最低价为6.03元。和7个交易日前相比,英唐智控的市值下跌了5.23亿元。


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