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中国科学院长春应用化学研究所:基于双识别元件的便携式唾液传感器,用于龋齿病原菌的即时检测

2024-06-21
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【电子科技大学:研发大范围、高线性、快响应的纳米机电谐振式气压传感器】

二维非层状材料以其独特的表面特性,为先进传感应用注入新的可能。通过将材料特性与机械自由度相耦合,有望实现全新架构和性能更优的新型纳米传感器。近日,电子科技大学王曾晖教授、夏娟研究员团队与中南大学周喻教授团队合作报道了基于非层状二维材料β-In2S3的超高频谐振式纳米气压传感器,实现了宽量程(从10-3 Torr直至大气压)、高线性(非线性程度仅为0.0071)和快响应(内禀响应时间低于1微秒)的优异传感性能。研究人员还阐明了纳米机电谐振器的频率设计规律,并成功实验测定了材料弹性模量和器件内应力,为基于二维非层状材料的新型低维纳米器件的晶圆级设计与集成赋能。


二维非层状材料具有应用于纳米机电结构中的潜力,并因其独特的物理特性和表面活性,有望进一步实现性能优异的传感器件。然而,由于纳米机电器件对于材料稳定性和导电性等方面的要求,以及器件制备的难度,这一极具前景的应用范式一直未得到探索。近日,该团队研究人员利用β-In2S3这一具备高载流子迁移率和适中带隙的二维非层状半导体,制备了一系列工作频率在超高频频段的纳米机电谐振器,实现的气压传感性能在同类器件中暂居最优。


研究人员利用圆形纳米鼓膜(图1A−C)的动态响应考察器件弹性特征。通过自主设计并优化的激光干涉位移测量系统,有效地表征了纳米谐振器的超高频段频域动态响应(图1D)。为验证β-In2S3纳米谐振器的气压传感性能,研究人员在10-4 Torr至大气压的宽气压范围内不间断追踪器件动态响应,并分析了谐振频率和质量因子的调控机制。研究表明,谐振频率随气压增加而线性增长,响应度高达259.77 ppm/Torr(即每Torr气压变化将引入高达2.328 KHz的频偏),而非线性程度仅为0.0071,揭示了该传感器的优异响应性能(图1E)。此外,耗散因子随气压增加引入的额外空气阻尼呈下降趋势,理论分析表明该传感器在大气压下的响应速度可达0.95微秒。

图1. (A−C)二维β-In2S3纳米机电谐振器的(A)结构示意图、(B)器件显微图及(C)电镜图;(D)谐振器的基模谐振响应实验数据(蓝线)及模型拟合(红线);(E)谐振频率与耗散因子受腔室气压的调控关系(部分气压范围)。


进一步的实验研究表明,该传感器在重复性和周期性响应方面表现优异。在周期性程控切换器件腔室气压实验中,β-In2S3谐振式气压传感器(图2A)表现出比一款商用真空规(图2B)更快、更平滑的响应输出,且各切换周期间的可重复性亦优(图2A中横虚线)。

图2. β-In2S3纳米谐振器在14个切换周期下的动态响应。(A)该谐振器的谐振频率演变;(B)与一款商用真空规在同等条件下作对比。两组数据的时间轴是同步且严格对齐的。


研究人员还提出了器件频率设计准则,以推动器件性能的优化与革新。为此,研究人员制备并测试了24个不同厚度和尺寸的β-In2S3纳米谐振器,它们工作频率遍布8.48 MHz至89.97 MHz的宽频率范围(图3A),并呈现与厚度相关的耗散机制(图3B)。通过对谐振器本征频率的理论分析,研究人员提出了不同器件几何所对应的器件弹性特征的分区规律,并在实验数据上得到验证。该研究还确定了β-In2S3材料的杨氏模量(45 GPa)和内建应力(约0.5 N/m内),为基于二维非层状材料的新型纳米机电器件的设计、分析、调控和应用提供了坚实的理论基础。

图3. β-In2S3纳米谐振器的性能及频率设计规律图。(A)实测的基模谐振频率(散点)及理论分析得到的频率设计规律(实线及阴影);(B)从实验数据中提取的耗散因子(Q)与器件尺寸的关系图。




传感动态

【院士做客大湾区:探讨量子精密测量与传感技术新未来】

日前,广东省人力资源和社会保障厅主办的“粤港澳大湾区人才港大讲堂”第14讲,在粤港澳大湾区(广东)人才港、中山留学人员创业园两地同步举办。活动邀请中国科学院院士、北京航空航天大学校学术委员会主任、杭州极弱磁场国家重大科技基础设施首席科学家房建成教授,以“量子精密测量与传感技术的研究与应用探索”为题作主旨演讲,为观众带来一场瞄准量子精密测量与传感前沿探索。

省人社厅及省中医院、中山大学孙逸仙纪念医院、广州先进技术研究所,中国中山留学人员创业园企业、长春理工大学中山研究院有关负责同志和专家学者以及中山大学、华南理工大学、南方医科大学、广州中医药大学等相关专业师生代表等250余人现场参与活动。


“量子精密测量与传感”是新质生产力的“新赛道”。房建成院士在演讲中详细阐述了量子精密测量与传感的基本原理以及应用探索。


他结合自身的科研经历和最新研究成果,介绍了团队在量子精密测量与传感技术在超高灵敏极弱磁场及惯性测量领域的研究及应用探索,带领听众走进“量子世界”,直观感受量子精密测量与传感技术在医学应用、地质应用、及定位导航领域的重要应用价值。


现场观众纷纷表示受益匪浅。来自高校的一位青年学子表示:“房院士的陀螺精神令人敬佩,他的讲座不仅让我对量子精密测量与传感技术有了更深入的了解,也为我对科研道路的选择提供了新的思路和方向。”现场观众与房建成院士还作了互动交流,中山分会场的长春理工大学中山研究院科研教师蔡思嘉、赵廷民分别围绕“薄膜光电器件与仪器”和“半导体激光及应用”向房建成院士提问,得到了房建成院士的细致解答。他鼓励科研人员要敢于突破传统界限,把握住量子科技发展的历史机遇,加强跨学科合作,将理论研究与实际应用紧密结合,共同推动粤港澳大湾区乃至全国的科技创新和产业升级。


接下来,广东省人社厅将深入贯彻落实省委省政府关于发展新质生产力一系列决策部署,整合科技创新资源,引导顶尖人才向湾区汇聚、科研成果在湾区落地,为发展战略性新兴产业和未来产业、培育新质生产力提供支撑。


【与西安光机所、吉林大学合作,又一智能传感产业学院正式揭牌】

6月18日,江苏盐城智能传感产业学院正式揭牌。众多业界精英齐聚一堂,共同探讨教育、科技、产业深度融合的高质量发展之路。


近年来,盐南高新区坚定扛起打造盐城全市“创新之核”使命担当,坚持以产业带动创新、以创新驱动产业,聚力培育大数据、可再生能源、机器人、新型显示等主导产业,前瞻布局元宇宙、新型算力等未来产业,百度、网易等一批榜单项目先后落户,省级创新型企业超千家,国家高企年均增长30%,数字经济产业规模超150亿元,已成为全市数字经济新高地。

盐城智能传感产业学院是由盐南高新区党工委、管委会,联合中国科学院西安光机所、吉林大学等国内智能传感领域数家国家级重点实验室以及驻盐本土高校盐城师范学院物电系等优势学科联合打造而成,以实现“高等教育服务地方主导产业、产业培育助力高校学科建设”的良性互动与融合发展为使命,立足盐南及盐城的产业现状,着力提升现有企业智能传感器(芯片)的研发制备与集成应用水平,努力成为推动区域经济社会发展的强大引擎。


“共建智能传感产业学院,是人工智能产业发展的必然要求。”盐城师范学院党委书记戴斌荣表示,学校将以本次签约为契机,以“共融、共创、共进、共赢”为宗旨,与盐南高新区同向同行、双向奔赴,共同探索更加科学高效的产学研合作模式,在打造高层次平台、开发高层次技术、引进高层次人才等方面开展全面合作。


盐南高新区党工委书记、管委会主任唐高明在致辞中说,盐城师范学院办学历史悠久,学科门类齐全,科研力量雄厚。多年来,盐南始终注重加强与盐城师范学院的合作,2022年双方联合共建软件学院,此番再度携手合作,将持续深化合作交流、拓展合作领域、丰富合作内涵,共同开创校地合作共赢新局面,为中国式现代化盐南新实践注入不竭动力。


现场,呈像应急装备科技(江苏)有限公司、江苏芯丰集成电路有限公司、江苏冉能技术有限公司等三家企业与盐城智能传感产业学院签约共建智能集成电路与系统、智能应急救援装备等实验室。


【自动驾驶公司 Momenta 赴美 IPO 获备案,累计融资额已超 12 亿美元】

6 月 19 日消息,中国证监会网站周一公布了《关于 Momenta Global Limited(梦腾智驾环球有限公司)境外发行上市备案通知书》,意味着 Momenta 赴美 IPO 正式获得备案。文件显示,Momenta 拟发行不超过 63,352,856 股普通股并在美国纳斯达克证券交易所或纽约证券交易所上市。

公开资料显示,Momenta 已经完成了 7 轮融资,公开融资额累计超 12.61 亿美元,投资方包括顺为资本、蔚来资本、腾讯、招商局创投、淡马锡、上汽集团、奔驰中国、通用汽车、丰田汽车等。


Momenta 于 2016 年创立,CEO 为毕业于清华大学、专攻计算机视觉领域的曹旭东,其先后于微软亚洲研究院、商汤科技任职。


今年 4 月,Momenta 推出了基于英伟达 Drive Orin 芯片的高阶智驾解决方案,最快预计年内量产上市。该公司主要客户包括比亚迪、丰田、通用和上汽旗下的智己汽车等等。

▲ 图源 Momenta

目前,Momenta 拥有 L4 级及以上的 MSD(Momenta Self-Driving)完全无人驾驶解决方案和 L2 级的 Mpilot 高度自动驾驶解决方案。


【英飞凌:目标是2030年前实现全球30%碳化硅市场份额

在当前绿色低碳化转型的大背景下,以碳化硅和氮化镓为代表的第三代半导体,作为新材料和新技术拥有巨大的市场机遇,已开始大量应用于新能源、电动汽车、充电桩和储能等领域。

作为碳化硅芯片的主要供应者之一,英飞凌也在加强技术革新与市场布局。


在碳化硅方面,英飞凌目前有超过5家合格的碳化硅晶圆和晶锭供应商,有稳定的碳化硅原材料供应;其可以通过Cold Split冷切割技术提高生产效率;其优异的沟槽工艺,在兼顾可靠性的同时,可以让每块晶圆生产的芯片比平面晶体多30%;同时,其也拥有一流的内部封装解决方案;全新的.XT技术,可以实现最高功率密度。


在产能方面,英飞凌表示,其也看好碳化硅市场,并依托世界级晶圆厂作为现有优势的补充,为碳化硅市场的强劲增长做好了充分的准备。


据了解,英飞凌在菲拉赫(奥地利)和居林(马来西亚)的工厂,都在扩大碳化硅和氮化镓功率半导体的产能,并计划在质量验证通过后的3年内,全面过渡到200毫米(8英寸) 产能。在英飞凌的居林工厂,从 2025 年第1季度开始,将推出 200毫米(8英寸) 的产品。


去年8月,英飞凌宣布将在2022年2月宣布的原始投资基础之上,在未来5年内,再投入多达50亿欧元进行居林第3厂区的2期建设,打造全球最大的200毫米(8英寸)碳化硅功率半导体晶圆厂。这座生产基地将帮助英飞凌实现在2030年前拥有全球30%碳化硅市场份额的目标。


据了解,英飞凌已经获得了来自汽车和工业应用领域约50亿欧元的碳化硅Design-win订单,以及来自相关客户约10亿欧元左右的预付款,这些都将助力其扩建碳化硅工厂。


碳化硅在新能源汽车上被广泛应用。这两年,随着新能源汽渗透率的快速提升,也促使碳化硅或将出现大规模的商业化应用。


英飞凌科技高级副总裁、英飞凌科技汽车业务大中华区负责人曹彦飞向钛媒体App表示,碳化硅这几年,尤其在高压平台上,确实有非常多车企和车型采用。


对于当下关注度比较高的降本问题,曹彦飞认为,任何技术的发展都有一定的周期,这种周期伴随着技术的持续提升,也伴随着成本的改善,同时也在持续地伴随着碳化硅的技术和应用发展。


除了碳化硅之外,英飞凌在第三代半导体材料氮化镓方面也有部署。去年10月份,英飞凌正式宣布完成对GaN Systems的收购,双方在知识产权、应用理解和联合项目合作方面实现优势互补。据估算,在重点应用领域,英飞凌氮化镓功率器件的潜在市场机会超过30亿欧元。


根据TechInsights发布的数据,在2023年汽车半导体市场上,英飞凌以13.7%的市场份额稳居全球第一,尤其在汽车微控制器领域, 2023年英飞凌汽车MCU销售额较上年增长近44%,占全球市场的28.5%,首次拿下全球汽车MCU市场份额第一。


依托在汽车芯片领域的优势,曹彦飞表示,这些年随着行业业态的发展和变革,英飞凌也在探索一些新的合作模式。其中典型的代表是英飞凌的创新应用中心,一方面通过成立创新应用中心与Tier 1和Tier 2去做深入合作,另一方面,创新应用中心也是适应OEM车厂对于研发垂直整合、对于一些技术布局的需求,英飞凌在过去几年做了许多探索,也取得了很多阶段性的成果。


【别让人笑话你!传感器和变送器是一回事?】

变送器和传感器有什么差异 变送器和传感器在测量与控制系统中的角色不同,各自有其特定的功能和应用场景。下面是详细的对比


1. 定义
传感器:
传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测到的信息转换成电信号或其他所需形式以输出,满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器是将物理量(如温度、压力、位移等)转换为电信号(如电压、电流、频率等)的设备。


变送器:
变送器是一种将传感器的输出信号(通常是微弱的电信号)进行放大和转换,以便远距离传输和控制的设备。变送器不仅包括传感器,还有信号调理、放大和转换电路。它把传感器感知的物理量信号转换为标准电压、电流或数字信号,如4-20mA、0-10V、RS485等。

2. 功能和工作原理
传感器:
功能:检测并感知物理量的变化。
工作原理:直接把物理量转换成电信号或可测量的信号。例如,热电偶传感器将热量转换为电动势,光电传感器将光强度变化转化为电压变化。


变送器:
功能:接收传感器信号,进行处理,并转换成标准信号供测量和控制系统使用。
工作原理:将传感器提供的信号进行放大、滤波、线性化以及标准化转换。例如,压力量测变送器将压力传感器的电阻变化转化为标准电流信号。

3. 应用场景
传感器:
应用:广泛应用于各种检测系统,用于数据采集,如工业自动化、医疗设备、消费电子、汽车工业。
示例:温度传感器、压力传感器、湿度传感器、加速度传感器等。


变送器:
应用:主要应用于需要将传感器信号远距离传输的场合,比如工业控制系统、过程控制、楼宇自动化等。
示例:温度变送器、压力变送器、液位变送器、流量变送器等。

4. 输出信号
传感器:
通常输出原始物理量的电信号,如电压、电流、频率等,但这些信号往往比较微弱,需要进一步处理才能用于实际应用。


变送器:

输出经过处理和标准化后的信号,适合直接输入到控制系统或显示器,例如4-20mA电流信号、0-10V电压信号、数字信号(例如Modbus、RS485)等。
传感器和变送器在自动化和控制系统都很重要。

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来源:网络

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