中科院蘇州納米所：具有Janus結(jié)構(gòu)高機(jī)械強(qiáng)度的選擇性響應(yīng)柔性力學(xué)傳感器

傳感新品

【中科院蘇州納米所：具有Janus結(jié)構(gòu)高機(jī)械強(qiáng)度的選擇性響應(yīng)柔性力學(xué)傳感器】

兼具優(yōu)異機(jī)械性能與不同類型力選擇性響應(yīng)能力，是促進(jìn)柔性力學(xué)傳感器件走向?qū)嶋H應(yīng)用的關(guān)鍵難點(diǎn)之一?，F(xiàn)有柔性感知器件主要是以敏感材料均質(zhì)薄膜來構(gòu)建，其組成單元各向同性的微觀結(jié)構(gòu)，使其在受彎曲、壓縮或拉伸等不同類型力時(shí)具有相同或相似的響應(yīng)模式，造成器件輸出感知信號相近并容易產(chǎn)生相互干擾、且需后端電路或數(shù)學(xué)模型來進(jìn)行信息解耦處理等問題，同時(shí)優(yōu)異機(jī)械性能及自修復(fù)等特性對柔性器件在復(fù)雜環(huán)境下應(yīng)用穩(wěn)定性具有重要的實(shí)際意義。

近期，中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所張珽研究員團(tuán)隊(duì)提出以人體皮膚梯度結(jié)構(gòu)為仿生原型（圖1a），創(chuàng)新性利用單寧酸（TA）修飾后MXene（Ti3C2Tx）二維片層（圖1b）在水性聚氨酯（PU）中自由沉降相分離過程（圖1c），制備了具有PU層內(nèi)Ti3C2Tx相梯度分布仿生“非對稱（Janus）”結(jié)構(gòu)復(fù)合敏感薄膜材料（PU-TA@MXene，圖2a-c）。

一方面，末端帶有豐富羥基官能團(tuán)TA分子于MXene與PU基底之間形成大量氫鍵/共價(jià)鍵僑聯(lián)（圖2g），利用這些鍵合作用在受力過程中斷裂和重組性質(zhì)，賦予了敏感薄膜優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度和自修復(fù)性能（圖3，斷裂伸長率達(dá)2056.67%、拉伸強(qiáng)度達(dá)50.78 MPa、自修復(fù)后機(jī)械強(qiáng)度保持率>90%），使敏感材料在復(fù)雜環(huán)境長期使用時(shí)信號輸出穩(wěn)定性得到提升。另一方面，仿生“非對稱（Janus）”結(jié)構(gòu)賦予了所構(gòu)建柔性力學(xué)傳感器對內(nèi)/外異向彎曲、壓力和拉力具有多功能選擇性響應(yīng)能力（圖4，壓力不響應(yīng)、MXene高梯度側(cè)彎曲電阻變小、其低梯度側(cè)彎曲電阻變大、拉伸輸出信號模式不同），與機(jī)器學(xué)習(xí)算法技術(shù)相結(jié)合能實(shí)現(xiàn)>96%的不同類型力識別效率（圖5）。

進(jìn)一步，將此高機(jī)械強(qiáng)度、選擇性響應(yīng)柔性力學(xué)傳感器件應(yīng)用于存在多狀態(tài)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換的人體運(yùn)動關(guān)節(jié)監(jiān)測方面，可實(shí)現(xiàn)對乒乓球、籃球、羽毛球等需要大量關(guān)節(jié)切換動作的運(yùn)動項(xiàng)目實(shí)時(shí)監(jiān)控；同時(shí)，該柔性力學(xué)傳感器異向彎曲選擇性響應(yīng)能力，也可應(yīng)用于蛇形智能裝備在救援廢墟等復(fù)雜環(huán)境中通過實(shí)時(shí)識別自身運(yùn)動方向和角度來探索和建立未知路徑軌跡（圖6）。

該工作是團(tuán)隊(duì)關(guān)于多功能柔性傳感器相關(guān)研究的最新進(jìn)展之一。均質(zhì)結(jié)構(gòu)柔性敏感材料反而往往會限制感知器件的選擇性響應(yīng)，為此團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性利用自沉降相分離自組裝策略制備了具有仿生Janus結(jié)構(gòu)薄膜柔性力學(xué)傳感器件，實(shí)現(xiàn)了對內(nèi)/外異向彎曲、壓力和拉力不同類型力選擇性響應(yīng)能力，同時(shí)通過構(gòu)建薄膜內(nèi)氫鍵/共價(jià)鍵賦予了傳感器優(yōu)異機(jī)械強(qiáng)度和自修復(fù)性能，為其在實(shí)際應(yīng)用中穩(wěn)定性提供重要保障。

另外，團(tuán)隊(duì)也制備了一系列性能優(yōu)異的多功能柔性傳感器件，主要包括發(fā)展了柔性器件仿手指表皮一體疊層界面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)單一柔性觸覺傳感器件對靜態(tài)壓力、靜態(tài)摩擦力及動態(tài)摩擦力選擇性響應(yīng)能力（Research, 2020, 2020, 8910692; Nanoscale, 2019, 11, 5737.），結(jié)合與神經(jīng)識別模式相匹配脈沖頻率電信號轉(zhuǎn)換與機(jī)器學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)處理技術(shù)（計(jì)量與測試技術(shù), 2020, 47(6), 1-4+8.），賦予了仿生假肢手、仿真機(jī)器人等智能裝備對物體冷/熱、干/濕狀態(tài)（Acc. Chem. Res. 2019, 52, 288; Small, 2018, 14(36), 1703902; Adv. Sci. 2017, 4, 1600404.）及材質(zhì)與種類（InfoMat, 2023, Accepted; npj Flexible Electronics, 2022, 6, 46; 中國科學(xué): 技術(shù)科學(xué), 2022, 62.）等類人手精細(xì)感知能力（圖7），并與上海交通大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等合作方開展了柔性觸覺傳感器在“人-器”融合方面工程驗(yàn)證工作，應(yīng)用性能得到了合作單位的高度肯定。

傳感動態(tài)

【拍照不再擠牙膏！iPhone 15 系列引入索尼最新三層堆棧式傳感器】

如今已是五月底了，按照往年的發(fā)布節(jié)奏，距離 iPhone 15 系列的發(fā)布時(shí)間已經(jīng)越來越近了，關(guān)于 iPhone 15 系列的爆料已鋪天蓋地地傳播開來，其中 iPhone 15 的影像部分還是有不少值得期待的亮點(diǎn)。

據(jù)悉，iPhone 15 系列今年將會搭載潛望式長焦鏡頭，最高支持 6x 光學(xué)變焦。此外，據(jù)投資公司海通國際證券分析師 Jeff Pu 稱，iPhone 15 系列會通過三層堆棧式的方式來提升傳感器的進(jìn)光量。

據(jù)介紹，這種由索尼最新技術(shù)定制的三層堆棧式傳感器與索尼前不久發(fā)布的Xperia 1 V 的 Exmor T 雙層影像傳感器類似。后者實(shí)現(xiàn)光學(xué)二極管與像素晶體管分層設(shè)置，使得飽和信號（FWC）提升至原來的 2 倍，從而實(shí)現(xiàn)更大的動態(tài)范圍，與同為 1 μ m 的傳統(tǒng)背照式傳感器相比，由于像素晶體管擁有了更大空間，因此可以增加放大晶體管的尺寸，從而改善弱光下的噪點(diǎn)表現(xiàn)。

另外作為參考，Exmor T 影像傳感器在傳統(tǒng)背照式結(jié)構(gòu)上，采用創(chuàng)新的雙層晶體管像素結(jié)構(gòu)，第一層為光電二極管，第二層為像素晶體管，令第一層的光學(xué)晶體管能夠捕捉更多的光線，降低圖像噪點(diǎn)，在弱光環(huán)境下，作為搭載 Exmor T 的 Xperia 1 V 與上一代相比，噪點(diǎn)控制水平提升了約 2 倍。

簡言之，這種雙層晶體管技術(shù)可以為傳感器帶來了更好的感光能力。在索尼的發(fā)布會上，官方表示 Exmor T 影像傳感器甚至能夠讓 Xperia 1 V 媲美全畫幅相機(jī)的成像畫質(zhì)。此外通過這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用也意味可以在不增加機(jī)身重量和體積的情況下提升照片的質(zhì)量和拍照體驗(yàn)，對于注重手機(jī)輕便性能的用戶來說，無疑是一個(gè)好消息。

【禾賽科技第一季度實(shí)現(xiàn)盈利，經(jīng)營現(xiàn)金流轉(zhuǎn)正】

5 月 24 日，網(wǎng)通社自紐交所公告獲悉，禾賽科技發(fā)布了 2023 年 Q1 財(cái)報(bào)。第一季度禾賽科技實(shí)現(xiàn)營收 4.3 億元，同比增長 73.0%；毛利率為 37.8%，環(huán)比增長 7.8%。另外從紐交所信息可以看出禾賽科技于 2023 年 2 月 9 日正式上市，在一個(gè)季度內(nèi)便實(shí)現(xiàn)了盈利，截至一季度末，其公司的現(xiàn)金儲備增至 31.4 億元。

根據(jù)披露信息，禾賽科技的激光雷達(dá)總交付量達(dá)到了 34834 臺，同比增長 402.9%，實(shí)現(xiàn)了連續(xù) 6 年的高速增長。其中 ADAS 激光雷達(dá)交付量為 28195 臺，成為全球激光雷達(dá)市場的第一季度出貨冠軍，超過了 Luminar、Ouster、Innoviz、Aeva、Cepton、AEye 等 6 家國際上市同行公司總和。

禾賽聯(lián)合創(chuàng)始人及 CEO 李一帆表示：" 我們很高興能夠?qū)崿F(xiàn)公司歷史上最強(qiáng)勁的季度財(cái)務(wù)業(yè)績，不僅營收創(chuàng)歷史新高，而且非美國會計(jì)準(zhǔn)則下實(shí)現(xiàn)盈利、經(jīng)營現(xiàn)金流轉(zhuǎn)正。本季度，我們發(fā)布了突破性的超薄艙內(nèi)激光雷達(dá) ET25，并與多個(gè) OEM 客戶擴(kuò)大了合作伙伴關(guān)系、獲得了新車型的定點(diǎn)。此外，我們還獲得了公司歷史上最大的一筆 Robotaxi 激光雷達(dá)訂單。

2023 年將是轉(zhuǎn)型的一年，我們的產(chǎn)品已獲得多個(gè)北美和歐洲知名 OEM 的青睞，禾賽將有望在全球市場迎來更強(qiáng)勁的爆發(fā)式增長機(jī)會。展望未來，我們將繼續(xù)深化我們自有工廠的強(qiáng)大制造能力和芯片研發(fā)實(shí)力來打造高質(zhì)量、高性價(jià)比的激光雷達(dá)產(chǎn)品，為更安全的智能駕駛賦能。"

在 2023 年第一季度中，禾賽科技獲得了 Robotaxi 的激光雷達(dá)訂單，使其單月激光雷達(dá)出貨量便達(dá)到了 10000 臺，之后有消息表示百度自動駕駛平臺 Apollo 與禾賽科技達(dá)成合作，將與禾賽共同研發(fā)新一代激光雷達(dá)產(chǎn)品，搭載于其第五代 Robotaxi 上。

目前，禾賽科技在 L4 級自動駕駛激光雷達(dá)的市占率已接近 60%，為全球第一。ADAS 業(yè)務(wù)方面，該公司本季度新合作的車企包括理想汽車純電平臺、集度汽車以及賽力斯汽車，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，禾賽科技已獲得 11 家主流 OEM 的量產(chǎn)定點(diǎn)。

禾賽全球 CFO 謝東螢表示，本季度優(yōu)異的財(cái)務(wù)業(yè)績清晰地表明了我們正在持續(xù)快速地增長。營收同比增長 73.0%，環(huán)比增長 5.1%，達(dá) 4.3 億元人民幣，創(chuàng)歷史新高。毛利率亦環(huán)比增長 7.8% 至 37.8%，在行業(yè)內(nèi)遙遙領(lǐng)先。通過不斷擴(kuò)大業(yè)務(wù)規(guī)模、提升成本運(yùn)營效率，本季度我們非美國會計(jì)準(zhǔn)則下的凈利潤和經(jīng)營現(xiàn)金流均實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)正。

激光雷達(dá)交付量在本季度同比翻了 5 倍，超過 34,800 臺，累計(jì)交付量超過 13.5 萬臺。激動人心的是，禾賽本季度的營收和交付量再次高于在美國上市的其他 6 家激光雷達(dá)同行總和。同時(shí)，我們收到的自動駕駛和 ADAS 產(chǎn)品訂單都在加速增長，預(yù)計(jì)第二季度的交付量將環(huán)比增長約 40%，強(qiáng)勁的訂單增長勢頭有力地證明了我們在 ADAS 和自動駕駛市場中全球領(lǐng)先的地位。

【反超SK海力士，美光躍居第二大DRAM供應(yīng)商】

在芯片行業(yè)持續(xù)衰退的情況下，美國芯片制造商美光科技公司九年來首次超越韓國 SK 海力士公司成為全球動態(tài)隨機(jī)存取存儲器 (DRAM) 市場的第二大廠商。

根據(jù)臺灣市場研究公司 TrendForce Corp. 周四的數(shù)據(jù)，美光科技在 1 月至 3 月期間獲得了了 27.2 億美元的 DRAM 銷售額，比上一季度的 28.3 億美元下降了 8%。這家美國芯片制造商擊敗了 SK 海力士，后者的銷售額同期下降了 31.7% 至 23 億美元。

去年第四季度，SK 海力士以 27.6% 的份額保持在 DRAM 市場的第二位，而美光科技的份額為 23.1%。然而，在第一季度，美光科技占 28.2%，SK 海力士占 23.9%。

SK海力士上一次向美光科技讓步是在2013年第四季度，當(dāng)時(shí)由于當(dāng)年9月中國無錫工廠發(fā)生火災(zāi)，導(dǎo)致出貨量下滑。SK海力士在2014年第一季度重新奪回第二名，并一直保持到去年第四季度。

三星電子是全球最大的內(nèi)存芯片制造商，第一季度的 DRAM 銷售額為 41.7 億美元，占市場份額的 43.2%。其銷售額比上一季度下降了 24.7%。

占據(jù)DRAM市場95%以上份額的三星電子、美光科技和SK海力士在第一季度開始減產(chǎn)，以克服低迷的行業(yè)環(huán)境。TrendForce 數(shù)據(jù)顯示，第一季度 DRAM 銷售額為 97 億美元，較去年第四季度的 122.7 億美元下降 21.2%。

TrendForce 在一份新聞稿中表示：“大幅下滑代表收入連續(xù)第三個(gè)季度下降。”“持續(xù)的供過于求問題導(dǎo)致價(jià)格持續(xù)下跌，是價(jià)格下跌的罪魁禍?zhǔn)?。”TrendForce 補(bǔ)充說，該行業(yè)預(yù)計(jì)“計(jì)劃減產(chǎn)后價(jià)格下跌的速度將逐漸放緩”，但其第二季度預(yù)測表明“持續(xù)的價(jià)格下跌可能會限制第二季度的潛在收入增長”。

【工信部部長金壯龍會見特斯拉 CEO 馬斯克，就新能源汽車和智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展等交換意見】

5 月 31 日消息，據(jù)“工信微報(bào)”微信公眾號，5 月 31 日，工業(yè)和信息化部部長金壯龍?jiān)诰娞厮估臼紫瘓?zhí)行官馬斯克，雙方就新能源汽車和智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展等交換意見。

5 月 30 日，特斯拉首席執(zhí)行官馬斯克抵達(dá)中國，這是馬斯克三年來首次訪問中國。據(jù)外交部網(wǎng)站當(dāng)晚消息，國務(wù)委員兼外長秦剛在北京會見馬斯克。秦剛表示，中國的發(fā)展是世界的機(jī)遇。一個(gè)健康、穩(wěn)定、建設(shè)性的中美關(guān)系既有利于中美兩國，也有利于世界。馬斯克表示，美中利益交融，密不可分。特斯拉公司反對“脫鉤斷鏈”，愿繼續(xù)拓展在華業(yè)務(wù)，共享中國發(fā)展機(jī)遇。

昨天下午網(wǎng)絡(luò)平臺上也流傳出一張馬斯克與全球動力電池龍頭寧德時(shí)代董事長曾毓群會面的照片。據(jù)澎湃新聞報(bào)道，業(yè)內(nèi)人士分析，此次馬斯克與曾毓群會面，商談的內(nèi)容可能會包括上海儲能超級工廠的儲能電芯供應(yīng)、未來在北美合作建電池廠以及動力電池供應(yīng)的事宜。

據(jù)路透社報(bào)道，摩根大通首席執(zhí)行官杰米?戴蒙、星巴克全球首席執(zhí)行官拉克斯曼?納拉西姆漢本周也在中國；24 日，美國通用汽車公司董事長兼首席執(zhí)行官瑪麗?博拉到訪上海；稍早前，蘋果公司首席執(zhí)行官庫克現(xiàn)身北京三里屯。

【中國電子科技四十九所10多種100多只傳感器為神舟十六號全程護(hù)航】

5月30日9時(shí)31分，被譽(yù)為“神箭”的長征二號F遙十六運(yùn)載火箭托舉神舟十六號載人飛船躍入蒼穹。據(jù)悉，護(hù)航神舟十六號載人飛船進(jìn)入太空的，有中國電子科技集團(tuán)有限公司四十九所(簡稱49所)研制的20多種100多只傳感器。這些敏感元器件，相當(dāng)于人的五官，將感知到的外部環(huán)境，形成各種數(shù)據(jù)參數(shù)，對載人飛船艙內(nèi)的環(huán)境穩(wěn)定和在軌運(yùn)行起到檢測作用。

傳感器主要用于測量各系統(tǒng)內(nèi)的壓力、溫度、濕度、氣體、生理等信號，為各系統(tǒng)控制和參數(shù)測量提供直接依據(jù)。航天員艙外服系統(tǒng)配備了生理背心，49所的傳感器能監(jiān)測航天員出艙活動中的生理參數(shù)，也為艙外服內(nèi)的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測提供了數(shù)據(jù)支撐，保障了出艙活動的順利進(jìn)行。

根據(jù)任務(wù)安排，49所研制的傳感器和微系統(tǒng)將繼續(xù)支撐保障兩個(gè)航天員乘組安全在軌輪換和神舟十六號乘組在軌期間的各項(xiàng)任務(wù)開展。在為期約5個(gè)月的在軌駐留期間，支持航天員開展空間科學(xué)與應(yīng)用載荷在軌試驗(yàn)，實(shí)施出艙活動及貨物氣閘艙出艙，進(jìn)行艙外載荷安裝及空間站維護(hù)維修，繼續(xù)開展天宮課堂太空授課活動等任務(wù)，為中國空間站建設(shè)作出更大貢獻(xiàn)。

本次任務(wù)恰逢我國首次載人航天飛行圓滿成功20周年，49所從神舟一號就已經(jīng)開始為飛船配套，20多年來，49所攻克了空間環(huán)境下的高可靠傳感器技術(shù)，圓滿完成歷次保障任務(wù)，見證了我國載人航天從起初的摸索到現(xiàn)在的多人次載人出艙的全歷史過程。

審核編輯黃宇