傳感新品

【南科大/港科大：全印刷的超高靈敏及穩(wěn)定性的多模態(tài)生物傳感器陣列，用于皮上汗液代謝分析】

電化學(xué)生物傳感器已成為通過非侵入性汗液分析來跟蹤人體生理動(dòng)態(tài)的有前途的工具。然而，以高度可控和方式集成多路傳感器以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期可靠的生物傳感，仍然是關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

為了解決這一問題，南方科技大學(xué)林苑菁助理教授聯(lián)合香港科技大學(xué)范智勇教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種基于完全噴墨打印的可穿戴柔性集成系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)超高靈敏及穩(wěn)定性的多模態(tài)生物傳感陣列。該方法充分優(yōu)化了噴墨打印的墨水配方，以確保器件良率，并精確優(yōu)化活性層厚度。值得關(guān)注的是，液滴輔助工藝可以在層之間產(chǎn)生無(wú)縫且均勻的滲透型界面，從而極大提高傳感器功能材料層之間的機(jī)械穩(wěn)定性和電子傳輸。打印的葡萄糖和酒精傳感器的靈敏度分別達(dá)到 313.28 μA m M - 1 cm -2和 0.87 μA m M -1 cm -2，并可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)30小時(shí)的連續(xù)汗液監(jiān)測(cè)，是目前基于噴墨打印的酶基傳感器最優(yōu)的性能之一。此外，陣列中引入酸堿性（pH）與溫度校準(zhǔn)，提高汗液成分分析的準(zhǔn)確性。

圖1. 用于多模態(tài)皮上汗液分析的全打印集成系統(tǒng)示意圖與實(shí)物圖

【打印材料和打印層的合成和優(yōu)化】

作者對(duì)合成的微納米材料復(fù)合墨水的進(jìn)行了優(yōu)化，包括Ag、Au、PB、PANI、Graphene、GO X、AO X、PVB、Nafion和UV epoxy油墨，以滿足噴墨打印的表面張力和粘度等方面的要求。可以觀察到材料沉積的均勻性和獨(dú)特的滲透型界面。

圖2. 用于傳感器制造的噴墨印刷油墨的表征

【傳感器陣列系統(tǒng)的優(yōu)化和表征】

為了在最小漂移的情況下實(shí)現(xiàn)超高靈敏度和穩(wěn)定性，可打印材料的載量經(jīng)過仔細(xì)優(yōu)化。葡萄糖傳感器的提取靈敏度在20–200 μM的線性響應(yīng)范圍內(nèi)達(dá)到313.28 μA m M ?1 cm ?2，滿足了汗液血糖監(jiān)測(cè)的要求。酒精傳感器在 5–30 mM范圍內(nèi)提供 0.87 μA mM ?1 cm ?2的最佳靈敏度。同時(shí)，葡萄糖與酒精傳感器均表現(xiàn)出良好的選擇性。由于葡萄糖與酒精氧化酶活性會(huì)受到pH和溫度的影響，因此對(duì)不同溫度和不同pH下對(duì)傳感器性能進(jìn)行系統(tǒng)研究，以方便陣列內(nèi)生物信號(hào)校準(zhǔn)。用 PANI 納米線和石墨烯量子點(diǎn)修飾的高選擇性pH 傳感器在人體汗液 pH 范圍中表現(xiàn)出71.125 mV/ decade 的靈敏度, 同時(shí)溫度傳感器的靈敏度為1.098 Ω °C ?1。高可控性的噴墨打印工藝還極大保證了傳感器陣列的性能一致性。

此外，傳感器陣列具有極高的機(jī)械穩(wěn)定性及電化學(xué)穩(wěn)定性使用重復(fù)彎曲和粘附測(cè)試來測(cè)試噴墨印刷傳感器的機(jī)械穩(wěn)定性。經(jīng)過500次135°彎曲后，機(jī)械應(yīng)力對(duì)傳感器分析性能的干擾小于3%。傳感器可實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)不同濃度的人工汗液長(zhǎng)達(dá)30小時(shí)，葡萄糖、酒精和pH傳感器的信號(hào)漂移約約為0.08 μA h ?1、0.06 μA h ?1和0.09 mV h ?1。

圖3. 全印刷多路傳感器的實(shí)驗(yàn)特性，包括傳感器靈敏度，選擇性，以及酶基傳感器對(duì)pH 值和溫度變化的相關(guān)性

圖4. 全印刷柔性傳感器陣列的再現(xiàn)性、可彎曲性和穩(wěn)定性評(píng)估

【 傳感器系統(tǒng)的可靠性驗(yàn)證與原位汗液監(jiān)測(cè)】

為了評(píng)估了集成傳感器系統(tǒng)消除傳感器串?dāng)_的能力，采用人工汗液(含有NCl、NH 4 Cl、KCl, Urea的PBS溶液)進(jìn)行不同濃度與pH測(cè)試，結(jié)果顯示從傳感器陣列獲得的測(cè)試值與單個(gè)傳感器獲得的測(cè)試值具有高度一致性。另外，在真實(shí)汗液樣本中，陣列內(nèi)生物信號(hào)校準(zhǔn)的準(zhǔn)確度超過 98%，表明噴墨打印傳感器系統(tǒng)的可靠性。

圖5. 使用人工汗液與真實(shí)汗液對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性評(píng)估

系統(tǒng)隨后被應(yīng)用于可穿戴原位汗液監(jiān)測(cè)。對(duì)兩名受試者進(jìn)行飲食后（包含飲用可樂及飲酒），汗液葡萄糖、酒精、pH和表皮溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。結(jié)果表明汗液中的葡萄糖和酒精會(huì)受到攝入量的顯著影響。

圖6. 使用傳感器系統(tǒng)進(jìn)行體內(nèi)實(shí)時(shí)表皮汗液分析與手機(jī)用戶界面

傳感動(dòng)態(tài)

【5億元賦能新質(zhì)生產(chǎn)力！煙臺(tái)智能感知技術(shù)基金落戶黃渤海新區(qū)】

煙臺(tái)黃渤海新區(qū)產(chǎn)業(yè)投資基金體系又增添新力量。近日，煙臺(tái)智能感知技術(shù)基金在黃渤海新區(qū)完成注冊(cè)，未來將重點(diǎn)助力新區(qū)新一代信息技術(shù)、半導(dǎo)體等產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)讲季帧⒓喊l(fā)展。

據(jù)了解，該基金采取有限合伙模式，基金總規(guī)模5億元，主要投向智能感知技術(shù)、光電傳感及新材料等領(lǐng)域，由信熹資本作為普通合伙人和基金管理人主導(dǎo)基金運(yùn)作管理，睿創(chuàng)微納、業(yè)達(dá)經(jīng)發(fā)集團(tuán)和業(yè)達(dá)城發(fā)集團(tuán)作為有限合伙人參與出資組建，其中業(yè)達(dá)經(jīng)發(fā)集團(tuán)認(rèn)繳出資5000萬(wàn)元。

“通過參與組建感知基金，依托黃渤海新區(qū)鏈主企業(yè)睿創(chuàng)微納的技術(shù)、資源優(yōu)勢(shì)以及‘硬科技狙擊手’信熹資本的硬科技投資經(jīng)驗(yàn)優(yōu)勢(shì)，我們一方面可招引培育智能感知技術(shù)、光電傳感及新材料相關(guān)領(lǐng)域優(yōu)質(zhì)企業(yè)落戶光電傳感產(chǎn)業(yè)園，助力自有園區(qū)招商運(yùn)營(yíng)，促進(jìn)國(guó)有資產(chǎn)保值增值；另一方面可以推動(dòng)新區(qū)光電傳感產(chǎn)業(yè)建鏈、延鏈、補(bǔ)鏈、強(qiáng)鏈，助力全區(qū)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。”業(yè)達(dá)經(jīng)發(fā)集團(tuán)相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。

現(xiàn)代金融服務(wù)體系是賦能實(shí)體經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵支撐。近年來，黃渤海新區(qū)充分發(fā)揮金融乘數(shù)效應(yīng)，積極應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、轉(zhuǎn)調(diào)升級(jí)等現(xiàn)實(shí)需求，創(chuàng)新推出一系列金融服務(wù)產(chǎn)品，推動(dòng)高端化工及新材料、汽車及新能源、新一代信息技術(shù)、高端裝備制造、生物醫(yī)藥五大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，加快培育新型儲(chǔ)能、半導(dǎo)體等新興產(chǎn)業(yè)。煙臺(tái)智能感知技術(shù)基金的落戶就是這一發(fā)展思路的直觀體現(xiàn)。

“智能感知技術(shù)基金的組建，立足黃渤海新區(qū)特色優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，踐行特色園區(qū)配套產(chǎn)業(yè)基金的資本招商新模式，同時(shí)也充分體現(xiàn)了國(guó)有資本的引領(lǐng)帶動(dòng)作用，是金融賦能實(shí)體經(jīng)濟(jì)的一次積極探索。下一步，我們將持續(xù)聚焦企業(yè)發(fā)展和項(xiàng)目建設(shè)需求，重點(diǎn)圍繞‘投、貸、保及上市’四方面強(qiáng)化金融賦能，更加精準(zhǔn)高效護(hù)航實(shí)體經(jīng)濟(jì)。”黃渤海新區(qū)財(cái)政金融局相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。

【突發(fā)！SK海力士重組中國(guó)業(yè)務(wù)！擬將業(yè)務(wù)重心轉(zhuǎn)移到無(wú)錫】

最新消息，據(jù)多家國(guó)內(nèi)外媒體報(bào)道，韓國(guó)最大的半導(dǎo)體公司之一SK海力士正在重組其在中國(guó)的業(yè)務(wù)。

該公司計(jì)劃關(guān)閉成立于2006年的上海公司，將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到其半導(dǎo)體制造工廠所在地?zé)o錫，作為其在中國(guó)的新業(yè)務(wù)中心。

根據(jù)SK海力士3月17日發(fā)布的2023年審計(jì)報(bào)告，該公司自2023年第四季度起就開始清算其上海公司。其上海銷售公司自2006年成立以來已運(yùn)營(yíng)17年。

資料顯示，SK海力士在中國(guó)有三家工廠，包括無(wú)錫DRAM廠、大連NAND閃存廠和重慶封裝廠。

據(jù)悉，在無(wú)錫的生產(chǎn)和銷售公司已成為SK海力士在中國(guó)的業(yè)務(wù)中心，上海公司的銷售額持續(xù)下降。由于上海和無(wú)錫的地理位置相近，而且SK海力士的中國(guó)業(yè)務(wù)中心已轉(zhuǎn)移到無(wú)錫，因此該公司決定清算上海銷售公司，以提高效率。

此外，SK海力士希望通過對(duì)重要性相對(duì)較低的銷售公司進(jìn)行先期重組，以降低風(fēng)險(xiǎn)。

【濰坊以歌爾為龍頭，集聚元宇宙領(lǐng)域企業(yè)160余家】

在濰坊，“元宇宙”被運(yùn)用在多種場(chǎng)景：濰坊世界風(fēng)箏博物館的XR數(shù)字體驗(yàn)空間里，市民沉浸式體驗(yàn)濰坊風(fēng)箏文化；濰柴數(shù)字孿生平臺(tái)上，一臺(tái)臺(tái)組裝好的發(fā)動(dòng)機(jī)魚貫下線，各項(xiàng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)與現(xiàn)實(shí)分毫不差；VR首飾選型、AR遠(yuǎn)程協(xié)同讓用戶無(wú)須前往金店，在線上可試戴黃金首飾……

元宇宙時(shí)代，企業(yè)如何借智借力？近日，中國(guó)鋁業(yè)2000噸的煅燒石油焦訂單，由注冊(cè)地在濰坊濱海區(qū)的焦易網(wǎng)負(fù)責(zé)完成交付，這筆訂單的加工生產(chǎn)則委托給位于臨沂的山東凱隆炭素科技有限公司完成，交易方無(wú)須見面，在數(shù)字孿生工廠云端即可監(jiān)督訂單去料加工全過程。

焦易網(wǎng)是一家炭素新材料綜合供應(yīng)鏈平臺(tái)，借助元宇宙產(chǎn)業(yè)發(fā)展東風(fēng)，為21家企業(yè)打造起數(shù)字孿生工廠，實(shí)現(xiàn)沉浸式遠(yuǎn)程驗(yàn)廠驗(yàn)貨。“我們目前在線注冊(cè)會(huì)員達(dá)到1600家，通過挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，打造炭素‘云產(chǎn)業(yè)園’。”山東焦易網(wǎng)數(shù)字科技股份有限公司副總經(jīng)理高翠告訴記者。

焦易網(wǎng)起初只是一家交易平臺(tái)，營(yíng)收主要靠線上服務(wù)。為企業(yè)搭建數(shù)字孿生工廠的初衷，是焦易網(wǎng)2021年幫企業(yè)解決新冠疫情期間國(guó)內(nèi)外客戶無(wú)法驗(yàn)廠問題時(shí)想到的。數(shù)字孿生工廠不僅能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自有訂單去料加工過程監(jiān)督，還能為銀行信貸提供依據(jù)，甫一推出便在行業(yè)內(nèi)火了起來。

利用數(shù)字孿生工廠的優(yōu)勢(shì)和龐大的資源，焦易網(wǎng)緊抓機(jī)遇，實(shí)現(xiàn)自己接單，從上游買來原材料，再委托企業(yè)生產(chǎn)。2021年焦易網(wǎng)實(shí)現(xiàn)營(yíng)收5600萬(wàn)元，2023年達(dá)到11.9億元。短短三年，營(yíng)收增長(zhǎng)超20倍。

在濰坊，元宇宙在工業(yè)、文旅、教育、消費(fèi)等領(lǐng)域的應(yīng)用正加快滲透，歌爾智慧園區(qū)安全應(yīng)急管理、元宇宙智慧社區(qū)云屏計(jì)劃等12個(gè)項(xiàng)目入選山東省2023年度虛擬現(xiàn)實(shí)先鋒應(yīng)用案例。濰坊市工信局黨組書記、局長(zhǎng)董勝勇介紹，該市以應(yīng)用場(chǎng)景打造為突破點(diǎn)，推動(dòng)“元宇宙+行業(yè)應(yīng)用”深度融合，支持企業(yè)研究數(shù)字孿生技術(shù)解決方案，提供更加全面的測(cè)量和分析預(yù)測(cè)能力。

濰坊競(jìng)逐元宇宙賽道，歌爾是其最大的優(yōu)勢(shì)。歌爾集團(tuán)占據(jù)全球中高端VR頭顯最大的市場(chǎng)份額，圍繞歌爾產(chǎn)業(yè)鏈，濰坊建起元宇宙未來創(chuàng)新谷、聯(lián)東U谷·濰坊元宇宙配套產(chǎn)業(yè)園、坊子區(qū)元宇宙配套產(chǎn)業(yè)園等專業(yè)園區(qū)，制定硬件、軟件、應(yīng)用、重點(diǎn)企業(yè)4張?jiān)钪娈a(chǎn)業(yè)鏈圖譜，沿鏈布局精準(zhǔn)招商。

山東格陸博智能裝備有限公司為元宇宙產(chǎn)業(yè)提供VR、AR硬件智能制造設(shè)備，是為小型部件“擰螺絲”界的佼佼者。一顆直徑0.8毫米的螺絲，人工擰緊需要10秒鐘，用格陸博的智能螺絲鎖附機(jī)只要1.5秒。為了更好融入歌爾供應(yīng)商本地化戰(zhàn)略，去年年初，格陸博成為首批進(jìn)駐聯(lián)東U谷·濰坊元宇宙配套產(chǎn)業(yè)園的企業(yè)。

如今，在歌爾的吸引下，濰坊共集聚元宇宙領(lǐng)域企業(yè)160余家，產(chǎn)業(yè)鏈配套越來越完善。單就VR頭顯來說，從透鏡、顯示屏，到天線、麥克風(fēng)，再到面罩、主板、前面板、金屬背板等關(guān)鍵核心件，在濰坊都能找到生產(chǎn)企業(yè)。2023年，濰坊元宇宙產(chǎn)業(yè)營(yíng)業(yè)收入達(dá)到1178億元，集群已具規(guī)模。

【國(guó)內(nèi)首枚！合肥造量子芯片重大突破】

記者3月19日從合肥中安創(chuàng)谷科技園獲悉，位于該園的合肥硅臻芯片研發(fā)的量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器芯片QRNG-10，日前通過了國(guó)家密碼管理局商用密碼檢測(cè)中心的密碼檢測(cè)。

這是國(guó)內(nèi)第一枚突破毫米級(jí)尺寸的QRNG（量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器）芯片，標(biāo)志此前限制QRNG產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用上的第一道“尺寸關(guān)”得以攻破。商用密碼管理局的認(rèn)證，更是解決了量子產(chǎn)品商用“無(wú)證可依”的尷尬，為走向更廣泛的用戶終端提供了可能。

隨著量子計(jì)算的迅速發(fā)展，現(xiàn)有常用的加密方式正在面臨被破解的威脅。量子安全解決方案成為未來應(yīng)對(duì)方案之一。而熵作為密碼學(xué)的基石，任何尋求提供最高安全性和最強(qiáng)加密密鑰的設(shè)備都必須使用優(yōu)質(zhì)的熵源。本次硅臻QRNG-10通過了國(guó)家密碼管理局商用密碼檢測(cè)中心的密碼檢測(cè)，是全國(guó)首顆通過該標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)的毫米級(jí)量子芯片，為產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供了有證可依的真量子熵源。

近年來，硅臻芯片抓住光量子集成芯片方向，始終錨定關(guān)鍵量子器件芯片化目標(biāo)。量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器芯片，就是該公司的代表性產(chǎn)品之一。硅臻芯片新近與國(guó)芯科技共建的智能終端量子安全芯片聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，圍繞此商用量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器芯片和傳統(tǒng)芯片、智能終端行業(yè)的有機(jī)結(jié)合，開發(fā)適于“量產(chǎn)”的量子安全智能終端可用芯片及設(shè)備。據(jù)悉，硅臻4×4mm、5×5mmQRNG芯片已開始陸續(xù)投入量產(chǎn)，預(yù)計(jì)今年上半年會(huì)全面推向市場(chǎng)。

【熱敏電阻的主要特點(diǎn)及工作原理】

1什么是熱敏電阻？

熱敏電阻是敏感元件的一類，熱敏電阻的電阻值會(huì)隨著溫度的變化而改變，與一般的固定電阻不同，屬于可變電阻的一類，廣泛應(yīng)用于各種電子元器件中。不同于電阻溫度計(jì)使用純金屬，在熱敏電阻器中使用的材料通常是陶瓷或聚合物。正溫度系數(shù)熱敏電阻器在溫度越高時(shí)電阻值越大，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器在溫度越高時(shí)電阻值越低，它們同屬于半導(dǎo)體器件。熱敏電阻通常在有限的溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)較高的精度，通常是-90℃？130℃。

熱敏電阻結(jié)構(gòu)示意圖

2熱敏電阻主要特點(diǎn)

①靈敏度較高，其電阻溫度系數(shù)要比金屬大10～100倍以上，能檢測(cè)出10-6℃的溫度變化；

②工作溫度范圍寬，常溫器件適用于-55℃～315℃，高溫器件適用溫度高于315℃（目前可達(dá)到2000℃），低溫器件適用于-273℃～-55℃；

③體積小，能夠測(cè)量其他溫度計(jì)無(wú)法測(cè)量的空隙、腔體及生物體內(nèi)血管的溫度；

④使用方便，電阻值可在0.1～100kΩ間任意選擇；

⑤易加工成復(fù)雜的形狀，可大批量生產(chǎn)；

⑥穩(wěn)定性好、過載能力強(qiáng)。

3熱敏電阻工作原理

熱敏電阻是一種傳感器電阻，熱敏電阻的電阻值，隨著溫度的變化而改變，與一般的固定電阻不同。金屬的電阻值隨植度的升高而增大，但半導(dǎo)體則相反，它的電阻值隨溫度的升高而急劇減小，并呈現(xiàn)非線性，如下圖所示。

由圖可知，在溫度變化相同時(shí)，熱敏電阻器的阻值變化約為鉛熱電阻的10倍，因此可以說，熱敏電阻器對(duì)溫度的變化特別敏感。半導(dǎo)體的這種溫度特性。是因?yàn)榘雽?dǎo)體的導(dǎo)電方式是載流子（電子、空穴）導(dǎo)電。由于半導(dǎo)體中載流子的數(shù)目遠(yuǎn)比金屬中的自由電子少得多，所以它的電阻率很大。隨著溫度的升高，半導(dǎo)體中參加導(dǎo)電的載流子數(shù)目就會(huì)增多，故半導(dǎo)體導(dǎo)電率就增加，它的電阻率也就降低了。

熱敏電阻器正是利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度顯著變化這一特性制成的熱敏元件。它是由某些金屬氧化物按不同的配方制成的。在一定的溫度范圍內(nèi)，根據(jù)測(cè)量熱敏電阻阻值的變化，便可知被測(cè)介質(zhì)的溫度變化。

將熱敏電阻安裝在電路中使用時(shí)，熱敏電阻在環(huán)境溫度相同時(shí)，動(dòng)作時(shí)間隨著電流的增加而急劇縮短；熱敏電阻在環(huán)境溫度相對(duì)較高時(shí)具有更短的動(dòng)作時(shí)間和較小的維持電流及動(dòng)作電流。當(dāng)電路正常工作時(shí)，熱敏電阻溫度與室溫相近、電阻很小，串聯(lián)在電路中不會(huì)阻礙電流通過；而當(dāng)電路因故障而出現(xiàn)過電流時(shí)，熱敏電阻由于發(fā)熱功率增加導(dǎo)致溫度上升，當(dāng)溫度超過開關(guān)溫度時(shí)，電阻瞬間會(huì)劇增，回路中的電流迅速減小到安全值。

審核編輯 黃宇