傳感新品

【四川大學(xué)：研發(fā)力-電一體化的柔性壓力傳感器兼具線性高靈敏響應(yīng)與長(zhǎng)期穩(wěn)定服役】

線性高靈敏響應(yīng)是柔性壓力傳感器的重要性能之一，在智能機(jī)器人、人機(jī)交互界面、人體健康監(jiān)測(cè)等應(yīng)用中發(fā)揮著實(shí)現(xiàn)精確檢測(cè)的作用。目前，主流的策略通常采用多層多材結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)線性高靈敏傳感。但該策略在傳感器件機(jī)械穩(wěn)定性方面埋下了隱患。其根本原因在于該設(shè)計(jì)下傳感器中存在的多材料間的模量失配與多層結(jié)構(gòu)間的界面不兼容。實(shí)際上，線性高靈敏響應(yīng)的實(shí)現(xiàn)離不開高靈敏電學(xué)材料與線性力學(xué)結(jié)構(gòu)的協(xié)同配合，但在這種力電異質(zhì)分層結(jié)構(gòu)中兼顧線性高靈敏響應(yīng)與長(zhǎng)期穩(wěn)定傳感仍具有挑戰(zhàn)。

近日，四川大學(xué)楊俊龍、李光憲教授團(tuán)隊(duì)與其合作者，介紹了基于力-電一體化策略實(shí)現(xiàn)線性高靈敏兼顧長(zhǎng)期穩(wěn)定服役的柔性壓力傳感器。該策略通過(guò)原位生長(zhǎng)和粘附過(guò)程，在聚氨酯材料體系中構(gòu)建了穩(wěn)定、一體的力學(xué)-電學(xué)功能界面，最小化傳感器中模量差異以及界面的影響。多孔離子凝膠泡沫(IGF)與織物電極間的協(xié)同使得傳感器在0-300 kPa范圍內(nèi)表現(xiàn)出高靈敏(16.24 kPa-1)以及優(yōu)異的線性響應(yīng)(R2 = 0.999)。力-電一體化的IGF與電極/介電層間的粘合界面賦予了傳感器長(zhǎng)期服役穩(wěn)定性，傳感器能夠在高壓應(yīng)力(100 kPa)下承受超過(guò)15萬(wàn)次循環(huán)，以及在復(fù)合應(yīng)力作用(壓應(yīng)力144.98 kPa和剪切應(yīng)力38.82 kPa)下承受超過(guò)1萬(wàn)次循環(huán)。兼具線性響應(yīng)與穩(wěn)定服役的傳感器具備實(shí)現(xiàn)線性稱量以及輔助智能抓手實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定抓取循環(huán)的能力。

研究人員利用全聚氨酯基的材料體系，構(gòu)建了一體化的離電型柔性壓力傳感器。其中，IGF作為介電層，以開孔熱固性聚氨酯(TSPU)泡沫作為骨架，表面原位生長(zhǎng)了一層熱塑性聚氨酯(TPU)離子凝膠層，構(gòu)建了力-電一體化結(jié)構(gòu)。傳感器以具備編織結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電布作為電極，通過(guò)在電極/介電層間策略性引入聚氨酯劑的粘合劑，實(shí)現(xiàn)了傳感器的封裝一體化結(jié)構(gòu)。同質(zhì)材料體系下相似的材料性質(zhì)能夠避免機(jī)械不匹配問(wèn)題，同時(shí)也有利于多級(jí)復(fù)合界面構(gòu)建。粘合層的引入使電極/介電層界面具備一定界面韌性(243 J/m2)，最小化了多層結(jié)構(gòu)間的界面問(wèn)題。

圖1. 一體化離電型柔性壓力傳感器的設(shè)計(jì)原理

IGF通過(guò)將TSPU泡沫在含有TPU和離子液體(IL)的溶液中浸漬，溶脹，然后取出干燥等過(guò)程實(shí)現(xiàn)離子凝膠層在泡沫骨架表面的原位生長(zhǎng)。IL中與聚氨酯基體間的分子間氫鍵相互作用，有效防止離子液體泄露。極薄的離子凝膠層(1-3 μm)均勻的分布在泡沫骨架表面。離子凝膠層與骨架間形成了穩(wěn)定界面，復(fù)合過(guò)程可以通過(guò)擴(kuò)散理論與機(jī)械互鎖理論解釋。

圖2. 力-電一體化結(jié)構(gòu)

TSPU泡沫孔密度以及浸漬溶液中的TPU和IL的質(zhì)量比是影響傳感器靈敏度的重要因素。在合適制備條件下，傳感器獲得了較高的靈敏度、寬范圍線性響應(yīng)、極低的檢測(cè)極限等綜合傳感性能。更重要的，力電一體化的IGF與封裝一體化的器件結(jié)構(gòu)使得傳感器具備多種復(fù)雜工況下的、優(yōu)異的傳感穩(wěn)定性，通過(guò)超高周期正壓力循環(huán)、復(fù)合受力循環(huán)等進(jìn)行了驗(yàn)證。

圖3. 傳感性能與機(jī)械穩(wěn)定性

結(jié)合離電型傳感器的傳感機(jī)理與泡沫壓縮中的結(jié)構(gòu)變化過(guò)程進(jìn)行分析，傳感器的線性傳感范圍主要集中在泡沫壓縮的致密化階段。通過(guò)實(shí)驗(yàn)以及有限元分析驗(yàn)證了多孔IGF與編織結(jié)構(gòu)導(dǎo)電布之間的多微結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)是實(shí)現(xiàn)寬范圍線性傳感的關(guān)鍵。此外，粘合界面對(duì)傳感過(guò)程中的信號(hào)響應(yīng)幾乎沒(méi)有影響。

圖4. 寬范圍線性傳感機(jī)理

研究人員利用傳感器制作出簡(jiǎn)易天平，通過(guò)傳感器對(duì)單位質(zhì)量直接、均一的電容響應(yīng)驗(yàn)證了線性傳感方面的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，通過(guò)將傳感器集成至智能抓手指尖，能夠?qū)崿F(xiàn)抓取力反饋以及抓取過(guò)程控制。更重要的，傳感器能夠輔助智能抓手完成超2000次多力況耦合(含16.3 kPa剪切應(yīng)力)循環(huán)抓取過(guò)程，并保持信號(hào)穩(wěn)定性。一體化傳感器具備實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的長(zhǎng)期服役穩(wěn)定性。

圖5. 寬線性響應(yīng)、穩(wěn)定服役的一體化傳感器應(yīng)用展示

傳感動(dòng)態(tài)

【打破索尼壟斷！郭明錤曝iPhone 18要用三星傳感器】

7月25日消息，分析師郭明錤表示，蘋果iPhone 18系列將會(huì)配備三星影像傳感器，屆時(shí)索尼的壟斷地位將會(huì)被打破。

據(jù)悉，三星已經(jīng)成立了專門的團(tuán)隊(duì)來(lái)為蘋果提供服務(wù)，從2026年開始，三星將為蘋果出貨4800萬(wàn)像素1/2.6英寸超廣角影像傳感器，打破長(zhǎng)期以來(lái)索尼獨(dú)供的局面。

有觀點(diǎn)認(rèn)為，作為產(chǎn)業(yè)鏈上的頭號(hào)大廠，蘋果在全球指定近千家供應(yīng)商完成零部件的生產(chǎn)任務(wù)，供應(yīng)商名單會(huì)不時(shí)更迭。

蘋果管理供應(yīng)鏈有一個(gè)很常用的招數(shù)，就是習(xí)慣為每類零部件配置2個(gè)供應(yīng)商，一方面可以使供應(yīng)商互相制衡，另一方面可以拿到更優(yōu)的價(jià)格。

這次蘋果引入三星傳感器，一方面會(huì)優(yōu)化成本，另一方面會(huì)對(duì)索尼的市場(chǎng)地位造成影響。

而且三星相機(jī)表現(xiàn)也不差，畢竟自家的Galaxy S系列高端手機(jī)都是用的三星傳感器，拍攝表現(xiàn)也處在第一梯隊(duì)水平。

【8 月見，谷歌 Nest 將推第 4 代恒溫器和第 2 代溫度傳感器】

7 月 25 日消息，消息源 Arsène Lupin 今天發(fā)布推文，曝料谷歌在 8 月 13 日舉辦的 Made by Google 活動(dòng)中，除了會(huì)宣布全新的 Pixel 9 系列手機(jī)之外，還會(huì)推出 Nest 第 4 代恒溫器（Nest Learning Thermostat）和第 2 代溫度傳感器（Nest Temperature Sensor）。

Nest 第 4 代恒溫器（Nest Learning Thermostat）

谷歌公司于 2015 年推出第 3 代 Nest Learning Thermostat，距今已有近 10 年時(shí)間。

本次曝光的宣傳海報(bào)并未透露太多細(xì)節(jié)內(nèi)容，該產(chǎn)品兼容現(xiàn)有第 3 代 Nest Learning Thermostat 以及 Thermostat E。

【史上最大收購(gòu)! 德國(guó)博世集團(tuán)80億美元收購(gòu)供暖和空調(diào)業(yè)務(wù)】

據(jù)德國(guó)媒體報(bào)道，德國(guó)科技巨頭博世集團(tuán)(Bosch)23日以80億美元(約合74億歐元)從江森自控-日立(JCH)手中收購(gòu)住宅和小型商業(yè)建筑的供暖和空調(diào)業(yè)務(wù)。此為博世集團(tuán)歷史上最大的一次收購(gòu)。

報(bào)道稱，JCH是美國(guó)江森自控和日本日立集團(tuán)的合資企業(yè)，在全球從事住宅和小型商業(yè)建筑的供暖、通風(fēng)和空調(diào)業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)范圍遍及30多個(gè)國(guó)家。此次收購(gòu)交易包括16個(gè)生產(chǎn)基地和12個(gè)研發(fā)基地。

博世股東大會(huì)和監(jiān)事會(huì)已批準(zhǔn)該收購(gòu)交易。相關(guān)各方已簽署具有約束力的協(xié)議。收購(gòu)仍需獲得監(jiān)管部門批準(zhǔn)，預(yù)計(jì)將在12個(gè)月內(nèi)完成。

博世集團(tuán)計(jì)劃將收購(gòu)的業(yè)務(wù)整合到“家居舒適”板塊。通過(guò)該交易，博世在空調(diào)和供暖領(lǐng)域的地位得以加強(qiáng)。該集團(tuán)指出，預(yù)計(jì)全球供暖、通風(fēng)和空調(diào)解決方案市場(chǎng)到2030年將增長(zhǎng)40%?！斑@一趨勢(shì)的推動(dòng)因素是技術(shù)進(jìn)步、全球應(yīng)對(duì)氣候變化的努力以及新的法規(guī)。”

德國(guó)博世集團(tuán)董事會(huì)副主席克里斯蒂安·費(fèi)舍爾表示，未來(lái)，空調(diào)與供暖領(lǐng)域?qū)⒊蔀椴┦篮诵臉I(yè)務(wù)的一部分，客戶、合作伙伴和員工都將由此受益。

德國(guó)博世集團(tuán)董事會(huì)主席斯特凡·哈通指出，此次收購(gòu)增強(qiáng)了博世在美國(guó)和亞洲的市場(chǎng)地位，將為集團(tuán)帶來(lái)更多增長(zhǎng)機(jī)遇。

【敏芯股份：全產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)和全供應(yīng)鏈體系實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，布局人形機(jī)器人及新能源汽車領(lǐng)域傳感器產(chǎn)品】

界7月24日消息，有投資者在互動(dòng)平臺(tái)向敏芯股份提問(wèn)：董秘，你好！市場(chǎng)目前忽略了敏芯產(chǎn)品在汽車和機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用。請(qǐng)董秘介紹一下貴公司的MEMS傳感器產(chǎn)品，在傳統(tǒng)汽車和新能源電車，以及機(jī)器人上的具體應(yīng)用。與同行相比，敏芯的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在何處？另外，MEMS芯片是貴公司全棧自研嗎？謝謝！

公司回答表示：公司致力于成為一家MEMS技術(shù)平臺(tái)型公司，實(shí)現(xiàn)了全產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)和全供應(yīng)鏈體系國(guó)產(chǎn)化。傳感器在人形機(jī)器人領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，公司也開始在人形機(jī)器人傳感器領(lǐng)域進(jìn)行布局，也啟動(dòng)了像六維力傳感器、機(jī)器人用IMU以及手套型壓力及溫度傳感器的研發(fā)立項(xiàng)；同時(shí)，公司高度重視新能源汽車領(lǐng)域的產(chǎn)品布局，無(wú)論是公司的MEMS聲學(xué)傳感器還是MEMS壓力傳感器以及壓力模組均在積極進(jìn)行布局。

審核編輯 黃宇