传感新品
【南洋理工大学:研究3D打印丝素蛋白水凝胶,用于可穿戴传感】
可穿戴传感技术在实时健康监测和运动检测等领域具有广泛的应用前景,导电水凝胶材料因其良好的导电性、生物相容性和弹性模量接近人体皮肤等优点而被广泛研究用于可穿戴传感。然而,在水凝胶系统中同时实现高拉伸性、自粘性和长期保水性仍然是一个巨大的挑战,这限制了它们在可穿戴电子设备中的应用。此外,传统的制造技术主要依赖于成型和铸造,这在很大程度上限制了它们的应用范围和制造可扩展性。因此,开发一种具有多功能的3D打印水凝胶材料对于可穿戴传感技术的发展具有重要意义。
本研究中南洋理工大学Wang Yifan助理教授等人通过引入化学交联网络(PAAm/PAAc/PEGDA)、物理交联网络(PAAm/PAAc/PEGDA/丝素蛋白/甘油/水)和表面微结构,制备了一种具有多功能的3D打印水凝胶材料。通过在水凝胶中引入具有负电性的原子和孤对电子的聚合物链,可以与生物基底形成强粘附,因为它们能够与基底形成氢键。作者通过调整丝素蛋白的含量,实现了对水凝胶粘附性能的调控。通过在水凝胶中引入导电离子,可以实现对水凝胶导电性能的调控,使其具有良好的传感性能。作者制备了一种基于水凝胶的应变传感器,并对其传感性能进行了测试。作者制备了一种具有汗液释放通道的粘合剂压力传感装置和一种用于手势识别的10通道粘合剂应变传感系统,展示了水凝胶在可穿戴传感领域的应用潜力。
图1. SF PAAm/PAc水凝胶的DLP打印。a) 印刷工艺和前体的组成。b) 打印的水凝胶的SEM图像。比例尺:1 µm。c) 交联网络的示意图。d)水凝胶和500 g重量之间的强粘附性。比例尺:1 cm。e) 3D打印水凝胶微阵列。比例尺:500 µm。f) 通过SF PAAm/PAc水凝胶打印的3D结构。比例尺:5 mm。g) 蜂窝结构直接印刷在PET膜上,即使当h)基板弯曲时,其仍然显示出很大的附着力。比例尺:1 cm。i) 3D打印的NTU徽章。比例尺:5 mm。
图2. 具有不同a)AAc浓度、b)PEGDA浓度、c)甘油浓度和d)SF浓度的印刷的SF PAAm/PAAc水凝胶的机械性能。e) 重量和f)印刷水凝胶在1、3、7和10天内的杨氏模量变化。g) 印刷水凝胶的拉伸、释放、扭曲、拉伸和弯曲。h) 拉伸释放循环中的拉伸性和弹性机制示意图。i) 水凝胶网络示意图,包括(j)化学键和(k)氢键。
图3. 3D打印的SF PAAm/PAc水凝胶的粘附性能。a) DLP印刷圆形样品,在金属、塑料、玻璃和人体皮肤上具有粘性。比例尺:1 cm。b) 180°剥离试验示意图。c) 具有不同SF浓度的水凝胶的典型粘附试验曲线和d)力。e)0.5天、1天、3天、7天和10天以及f)1–8个附着力循环中的附着力变化。g) 铜箔、玻璃、橡胶、聚四氟乙烯和A4纸上的附着力。医用胶带、纸带和我们在猪皮上打印的水凝胶之间的比较。h) 不同方向斜三角棱镜样品的附着力。i) 样品与章鱼吸盘、圆柱体和斜三角棱镜的附着力。比例尺:500 µm。j) 电容传感器上使用的印刷粘合剂汗液释放通道。k) 10 g重量、50 g重量、100 g重量和500 g重量时传感器的相对电容变化。
图4. 印刷SF PAAm/PAc水凝胶传感器的传感能力。a) 引入MgCl2后的交联网络b)相对电阻随25%、50%、75%和100%的应变而变化。c) ΔR/R0对0–100%范围内的应变的线性拟合。d) 水凝胶传感器在80个循环内的相对电阻变化。e) 用于手指、手腕和肘部的传感器示意图。f)手指、g)手腕和h)肘部的水凝胶信号。i) MCP和j的不同弯曲角度)3个周期内的相应信号。k) 使用鼠标时点击并滚动运动,l)PIP和MCP的相应信号变化。
图5. PIP和MCP的10通道信号采集。a) 10通道离子水凝胶传感器的照片。b) 10个踝关节屈伸过程的相对阻力变化c)国际手语N、T、U手势的阻力变化。d) 测试N、T和U手势的混淆矩阵。
图5. 用于数字手势的PIP和MCP的10通道信号。a) 通过中等KNN类型的机器学习,根据中国手语和相应的b)测试混淆矩阵,0–9数字符号的相对电阻变化。通过中等KNN型机器学习测试0–9数字符号的c)PIP和(d)MCP的混淆矩阵。
传感动态
从上海智能传感器产业园获悉,6家园区企业近日在2024年慕尼黑上海电子展上首发9款最新产品,涉及新能源汽车、光伏、集成电路等领域。
据上海嘉定工业区(开发)集团有限公司副总经理、上海智能传感器产业园总经理许利萍介绍,2023年,上海智能传感器产业园实现产业规模260亿元。未来,产业园将持续深入实施创新驱动发展战略,积极培育和发展新质生产力,推动产业生态不断优化,为实现集成电路产业高质量发展蓄势赋能。
此次,新禾嘉锴、麦斯塔、磐易、澜芯、太芮、道生物联等6家园区企业首发了9款最新产品,部分产品性能指标达到世界领先水平,展现了国内智能传感器企业研发的创新实力:
——上海新禾嘉楷科技有限公司推出最新的三款检测仪,此系列产品可以对爆炸物、毒品、化学毒剂等有害气体进行快速的监测。
——麦斯塔微电子(上海)有限公司推出全国首款全硅MEMS振荡器,具有高可靠性、高稳定度、小型化、高抗振等优良特性。
——上海磐易科技有限公司围绕新一代智能驾驶域控制器平台展开业务,发布一项面向未来的新一代智能驾驶域控器,目前公司的多种产品已与头部客户完成交付。
——上海澜芯半导体有限公司是一家拥有丰富经验的功率芯片设计公司,此次推出了一款碳化硅 MOSFET,其性能已达到国际一流水平。
——太芮科技(上海)有限公司从搭载芯片、应用、背景等方面详细地介绍了领先的超小体积优化器——光伏智能优化器接线盒。
——上海道生物联技术有限公司发布一款针对无线语音需求的远距离传输模组,其有传输距离远、功耗低、成本低廉等多项优势。
据了解,经过3年的招商引资和产业生态建设,上海智能传感器产业园引进、培育了一批具备关键核心技术的优质成长型企业,接连推出超30款拳头产品,其中有5款产品为全球首创,另有超20款产品填补了国内产业链细分领域的空白。
【小鹏新车或放弃激光雷达 马斯克发评论】
7月9日,据外媒CnEVPost 报道,小鹏汽车将在第四季度推出一款内部代号为F57的新车型,该车型将放弃使用激光雷达。X平台认证为特斯拉投资者的网友“SawyerMerritt”转发了这条新闻,马斯克在评论区回复到:“...”。
但X平台也有网友提出不同意见,表示:“So much for Tesla being wrong for not using LiDAR(特斯拉不使用激光雷达是错误的)”。
一位知情人士今天告诉 CnEVPost,该车型将不会使用任何激光雷达,智能驾驶系统将转向类似特斯拉的纯视觉解决方案。在即将推出的新车型中放弃LiDAR的计划对小鹏汽车来说是一个重大转变,因为该公司是世界上第一家在量产车中安装LiDAR的公司。
据悉,除了技术方向上与特斯拉保持一致之外,放弃使用LiDAR或许也是出于成本方面的考虑。
【外媒:阿斯麦反对美扩大对华芯片限制】
据德国《商报》网站7月7日报道,法国人克里斯托夫·富凯自今年4月底以来一直担任欧洲最有价值的科技集团阿斯麦公司的首席执行官。这家荷兰公司提供了生产世界上最先进半导体的技术。没有阿斯麦,就没有人工智能芯片。
报道说,富凯承担了一项高度政治性的工作:美国正在推动芯片行业对中国实施更广泛的出口限制。美国政府希望禁止更多芯片制造设备运往中国。
到目前为止,制裁只影响到制造昂贵的特殊芯片的机器。富凯反对扩大制裁。
《商报》记者问:您是否害怕更广泛的出口管制?
富凯答:我们都在关注用于人工智能、智能手机和服务器的性能最强大、最先进的半导体。但汽车行业,尤其是德国汽车行业,需要更多使用更简单且早已众所周知的技术制造的芯片。对这些组件的需求正在急剧增加。但生产它们并不是特别有利可图。因此,西方对此类工厂的投资很少。欧洲甚至无法满足自己一半的需求。因此,我们需要从其他地方获得这种产品,而目前中国正在建造生产这种产品的工厂。
问:所以您说进一步限制阿斯麦向中国出口机器是不明智的。
答:个别国家可能会说,“我们不喜欢中国在芯片方面所做的事情”。那么,我们建议这些政府建立自己的工厂。因为它们让中国的生产变得更加困难、同时自己又不创造替代方案,那是行不通的。
问:中国在芯片方面情况如何?
答:中国在不太先进的芯片技术方面最为活跃。
问:这正是西方迫切需要的芯片。
答:是的。阻止他人生产你需要的东西是没有意义的。
审核编辑 黄宇
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