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山西大学激光光谱团队制作出基于三维竖直石墨烯应变传感器

2022-07-26
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【山西大学激光光谱团队制作出基于三维竖直石墨烯应变传感器

近日,山西大学激光光谱研究所陈旭远教授和王梅教授等人在《ACS Applied Materials & Interfaces》上发表文章《Vertical Graphene Canal Mesh for Strain Sensing with a Supereminent Resolution》,报导了一种基于三维竖直石墨烯(Vertical Graphene, VG)的超低检测限应变传感器。   

微应变传感器的发展为微型机器人、智能人机交互、健康监测和医疗康复等众多领域提供了广阔的前景。高分辨率的柔性应变传感器可广泛应用于多种柔性可穿戴电子设备中,有助于提升设备探测灵敏度并保证亲肤性。目前,已有诸多活性材料在柔性传感器中展示了良好的应用效果,如碳纳米管、银纳米线、MXene等。但是具有极高分辨率的柔性应变传感器仍然是应变传感器研究中的一项挑战。 

作者通过设计三维石墨烯微观和宏观结构制作了网状结构的应变传感器(VGCM),使其在0-4%的总应变范围内实现了低至0.1‰的应变精确响应,获得了极高的分辨率。同时通过实验验证及理论模拟揭示了VG在应变过程中微裂纹的演化规律和电阻变化机理。

图1 基于VGCM的应变传感器制备过程及VGCM的SEM图像 


此工作以铜网为模板,利用等离子化学增强气相沉积法在铜网上生长了VG。利用化学刻蚀去除铜网后获得中空网状VGCM结构。这种网状结构使得拉伸应力集中,增强了应变过程中的电阻变化,实现了对低至0.1‰的微小应变的高分辨响应。

图2 拉伸过程中的应力分布示意图  

  

有限元模拟展示了VGCM在拉伸过程中的应力分布。结果显示VGCM的中空管道结构使得应力集中分布在管状VGCM的顶端和底部。同时,三维石墨烯竖直结构也会导致应力在竖直结构之间形成集中。

 图3 VGCM传感器传感原理图;VGCM应变中的SEM图像;VG和2D石墨烯应力分布模拟图   


进一步通过实验验证了在拉伸情况下,应力集中产生裂纹且主要分布在中空管道顶端和底部。裂纹的产生加速了电阻的增加,从而提高了VGCM的灵敏度和分辨率,与模拟结果完全吻合。VGCM传感器利用了三维石墨烯的微观结构和网状的宏观结构的协同作用,使得应力集中,增大了电阻在拉伸过程中的变化,赋予了VGCM传感器卓越的分辨率和良好的应用前景。


传感动态

【四方光电:拟计划今年实现营收增长率35%-65% 车载传感器项目定点或贡献亿元级业绩增量】

近日,四方光电(688665.SH)在接受调研时表示,公司2022年年度股东大会审议通过了《关于2022年度财务预算报告的议案》,拟计划2022年实现营业收入增长率35%-65%。目前公司各项经营状况正常,第三、第四季度是公司销售旺季,随着疫情的好转,制造业企业各项经营活动将进一步开展。高温气体传感器领域,公司先期通过汽车售后市场、非道路市场及通用机械等领域进行产品推广并向主机厂导入,目前已与多家客户签订代工协议,与某主机厂小批次供货,在上述目标市场已取得客户意向性订单。截至2022年一季度末,公司获得车载传感器项目定点的传感器数量累计约1,100万个,在定点转化为订单的同时,新的项目定点也在不断增加,有望为公司贡献亿元级别的业绩增量。此外,新型冷媒泄露监测传感器业务预计在2023年有望贡献更多业绩增量。

拟计划2022年实现营业收入增长率35%-65%

据四方光电介绍,自2022年3月以来,珠三角、长三角地区相继发生疫情,对公司上半年产品交付有一定影响,同期公司外贸业务、车载传感器业务同比保持较快增长。公司2022年年度股东大会审议通过了《关于2022年度财务预算报告的议案》,拟计划2022年实现营业收入增长率35%-65%。目前公司各项经营状况正常,第三、第四季度是公司销售旺季,随着疫情的好转,制造业企业各项经营活动将进一步开展。

公司毛利率水平受产品结构、供应链管理等多因素的影响。2021年度公司综合毛利率为50.93%,2022 年一季度,公司综合毛利率为48.33%。公司致力于推进高毛利战略,气体分析仪器等价值定价产品的市场拓展、供应链及工艺流程的优化对提升毛利有一定的作用。长期来看,公司毛利率有望保持在合理水平。

高温气体传感器目前已与多家客户签订代工协议 与某主机厂小批次供货

四方光电指出,在气体传感技术及产业化应用方面,国内企业半导体和催化燃烧传感器研究及产业化发展较成熟,电化学气体传感器、光学气体传感器等领域起步相对较晚。近年来,国内在光学、电化学等气体传感技术领域快速发展,技术水平、应用场景向国际水平发起挑战,叠加各项环保政策及消费升级下气体传感器现有应用领域市场需求的增加及应用场景的拓展,国内拥有多技术储备、平台化产品,兼具严格的产品质量把控及批量化供应能力的企业面临良好的市场机遇。

四方光电主营气体传感器及气体分析仪器业务。在医疗健康气体传感器领域,公司目前主要围绕人体吸入、呼出气体成分及流量开展研究,产品配套下游呼吸机、制氧机、氧疗仪、麻醉机、监护仪等医疗设备。高温气体传感器领域,公司高温气体传感器芯片研究开发能力、设备封装能力已经得到检验,公司先期通过汽车售后市场、非道路市场及通用机械等领域进行产品推广并向主机厂导入。目前已与多家客户签订代工协议,与某主机厂小批次供货,在上述目标市场已取得客户意向性订单。

气体分析仪器主要是价值定价,属于公司重点拓展的领域,2022年公司气体分析仪器产品开发及市场拓展方面做了一系列工作,如在武汉、重庆等目标市场进行重点开拓。在汽车发动机市场,公司形成了实验室发动机排放监测、高温传感器在汽车前装、后装市场的应用以及机动车尾气排放检测等全套发动机排放解决方案。


车载传感器项目定点有望贡献亿元级别业绩增量

在调研中,四方光电还指出,截至2022年一季度末,公司获得车载传感器项目定点的传感器数量累计约1,100万个。2022年上半年,公司分别披露了《四方光电股份(600184)有限公司关于收到客户项目定点通知书的自愿性披露公告》,共新增3个项目定点,合计金额达到亿元级。车载项目定点周期约为5-6年,单一价值量约在百元级,在定点转化为订单的同时,新的项目定点也在不断增加,有望为公司贡献亿元级别的业绩增量。

此外,新型冷媒泄漏监测传感器作为公司重要布局的产品,可应用于家用及车内空调、冷链运输等场景下的新型冷媒泄漏监测。在总部设有生产线,目前已获得国外项目定点。北美部分国家自2023年1月起禁止在所有新的固定空调系统中使用高 GWP(全球变暖潜能值)的制冷剂,相关市场需求将日益增加。在国内,《“十四五”冷链物流发展规划》中鼓励使用绿色低碳高效制冷剂和保温耗材,提高制冷设备规范安装操作和检修水平,最大限度减少制冷剂泄漏;2022年5月,财政部办公厅、商务部办公厅发布《关于支持加快农产品供应链体系建设进一步促进冷链物流发展的通知》,进一步推动农产品冷链物流高质量发展。结合市场情况及公司业务规划,新型冷媒泄露监测传感器业务预计在2023年有望贡献更多业绩增量。


【中航红外新一代化合物半导体研制基地项目正式落地,将提升红外探测器自主创新能力】

7月19日,中航凯迈(上海)红外科技有限公司(以下简称“中航红外”)成功摘得自贸区临港新片区重装备产业区J09-01B地块33436.6平方米工业用地,并与上海市规划和国土资源管理局签订土地出让合同,标志着新一代化合物半导体研制基地项目正式落地——闵行开发区临港园区。

据悉,新一代化合物半导体研制基地项目总投资11.6亿元,建成达产后可实现年销售收入10亿元。项目主要提供从锑化物晶片到探测器成像组件的全套解决方案,将全面提升我国红外探测器自主创新能力,缩小红外探测器与国外技术差距,建设国家级工程技术研究中心,5年内实现科创板上市,建设国内领先、国际一流红外探测器研发与生产基地。

中航红外成立于2021年7月13日,主要从事红外探测器研发生产和光学零件加工,拥有国内领先的锑化物探测器研发生产能力。截至目前,中航红外在巩固现有市场的基础上,已成功进入国内民用高端市场,新一代产品广泛应用在森林防火、医疗设备和气体探测等领域,是国内首屈一指的锑化物探测器研制企业。

2021年9月8日,临港新片区管委会与中航红外签订投资协议,共同推动中航红外新一代化合物半导体研制基地项目落地临港。根据协议,中航红外将对标以色列SCD公司,建立国内领先、国际一流的红外探测器研发与生产基地。在民用高端红外市场方面,国内此前受制于制冷型红外探测器高成本限制,基本上处于空白状态,未来中航红外将填补空白并带动产业链上下游共同发展。


【我国2022年上半年集成电路进口额逾1.35万亿元 超过原油】

近日,海关总署发布最新统计数据,2022年上半年(1-6月,下同),我国共进口集成电路2797亿块,同比减少10.4%;进口总金额为1.3511万亿元人民币,同比上升5.5%。此外,在2022年上半年,我国集成电路共出口1410亿块,同比减少6.8%;出口总金额为4993亿元人民币,同比上升16.4%。

图源 海关总署官网《2022年6月进口主要商品量值表》

根据海关总署公布数据,在今年上半年,我国货物贸易进出口总值为19.8万亿元,同比增长9.4%。其中,出口总值11.14万亿元,增长13.2%;进口总值8.66万亿元,增长4.8%。这意味着,在上半年我国的进口总值中,集成电路占比约为15.6%。此外,根据海关总署的统计,在今年上半年,国内原油进口金额为1.1633万亿元人民币,显然,集成电路的进口金额已超过这一数额,成为我国第一大进口商品。

根据国家统计局数日前发布的2022年6月份规模以上工业运行情况数据显示,今年前6个月,我国集成电路产量合计为1661亿块,同比下滑6.3%。这也是自2009年以来,我国首次出现集成电路产量的负增长。

虽然,国内集成电路产量略有下滑,但出口量却增长了16.4%。同时,根据进口集成电路数量和总金额可以计算出,我国进口集成电路的平均单价为4.83元人民币/个,而出口集成电路的平均单价为3.54元人民币/个。无论是对比今年上半年我国进口集成电路的数量和金额,还是出口集成电路的数量和金额,都会发现“量减价升”的特点。

随着整个社会不断朝着数字化、智能化方向发展,对半导体的需求不断释放。正是在这样的背景下,集成电路被喻为现代工业的“粮食”,是信息技术产业的核心,是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业,被确定为国家战略先导产业。随着我国集成电路产业在技术创新与市场化上不断突破,产业链能力将不断强化,市场竞争力也将随之显著提升。


【触犯反垄断法,谷歌被俄罗斯罚款约 2.35 亿元】

7 月 26 日消息,当地时间 7 月 26 日,俄罗斯联邦反垄断局表示,谷歌公司因在俄罗斯违反反垄断法将被处以 20 亿卢布(约 2.35 亿人民币)的罚款,谷歌公司必须在 2 个月内支付罚款。理由是谷歌公司滥用其在视频托管市场的主导地位。

7 月 18 日,谷歌公司被俄罗斯法院罚款 218 亿卢布 (约合 26 亿元人民币),原因是该公司多次未能删除被俄罗斯视为非法的内容。去年年底,俄罗斯已据此对谷歌罚款逾 70 亿卢布(约 8.19 亿元人民币)。


传感财经

【7月26日传感财经分析:可穿戴传感器概念报跌,北京君正领跌;触觉传感器概念报涨,柯力传感领涨;光学传感器概念报涨,天银机电(10.4,2.06%)领涨】

7月26日盘后,可穿戴传感器概念报跌,北京君正(84.88,-1.84%)领跌,森霸传感(-0.76%)、京东方、中航电测(-017%)等跟跌。

7月26日盘后,触觉传感器概念报涨,柯力传感领涨。汉威科技、通富微电、润欣科技等跟涨。

7月26日盘后,光学传感器概念报涨,天银机电(10.4,2.06%)领涨,欧菲光、美迪凯、歌尔股份等跟涨。


相关光学传感器概念股:

天银机电:

7月26日天银机电3日内股价下跌2.4%,截至收盘,该股报10.4元涨2.06%,成交9289.04万元,换丰率

2.15%。

公司手利率22.31%,净利率0.6%,2022年第一季度营收1.99亿,同比增长-11.61%,归属净利润119.82万,同比增长-95.47%,当前总市值38.13亿,动态市盈率39倍。

欧菲光:7月26日欧菲光3日内股价下跌1.19%,截至15点收盘,该股报5.86元涨1.03%,成交8841.63万元,换手

率0.53%。


欧菲光:

2022年第一季度公司手利率5.66%,净利率-4.44%,营收45.93亿,同比增长-37.65%,归属净利润-1.86亿,同比增长-341.33%,当前总市值209.15亿,动态市盈率-7.05倍。


美迪凯:

7月26日消息,美迪凯开盘报10.41元,截至15时,该股涨0.76%,报10.58元。换手率0.85%,振幅0.762%。

美迪凯公司手利率47.03%,净利率13%,2022年第一季度营收1.06亿,同比增长-4.64%,归属净利润1488.96万

同比增长-45.12%,当前总市值44.39亿,动态市盈率42.54倍。


歌尔股份:

7月26日消息,歌尔股份今年来涨幅下跌-83.62%,截至15时,该股报31.02元,涨0.39%,换手率0.97%。

歌尔股份2022年第一季度公司手利率13.72%,净利率4.5%,营收201.12亿,同比增长43.37%,归属净利润9.01亿,同比增长-6.71%,当前总市值1129.78亿,动态市盈率25.64倍。



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