創(chuàng)新發(fā)展傳感器技術(shù)已經(jīng)成為了時(shí)代發(fā)展之需

近年來(lái)，隨著可穿戴設(shè)備的快速發(fā)展，在萬(wàn)物互聯(lián)(IoT)的新時(shí)代，如何制備出可貼合于不同復(fù)雜自由曲面的多功能傳感電路，以獲得更精確、實(shí)時(shí)、多設(shè)備通信數(shù)據(jù)，成為亟待解決的難題。

雖然通過(guò)傳統(tǒng)金屬 3D 打印機(jī)能完成 3D 形貌的金屬結(jié)構(gòu)制備，但其高溫工作環(huán)境、硬質(zhì)成品的特性，使得其在可穿戴柔性基底及 3D 復(fù)雜自由曲面制備高精度傳感電路變得“困難重重”。

近年來(lái)新興的直寫成型技術(shù)(direct ink printing)有望解決部分曲面電路的制備問(wèn)題，但其耗時(shí)時(shí)間長(zhǎng)、加工路徑設(shè)計(jì)復(fù)雜，且具有合適黏流性(viscosity)參數(shù)的噴墨材料也有限。

程寰宇團(tuán)隊(duì)研發(fā)的轉(zhuǎn)印技術(shù)，僅一步工序，就解決了氧化鋅保護(hù)膜對(duì)金屬顆粒燒結(jié)過(guò)程中的干擾問(wèn)題;同時(shí)，將金屬顆粒光燒結(jié)和納米顆粒質(zhì)量轉(zhuǎn)移結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了在3D復(fù)雜自由曲面上快速毫秒制備可降解或傳統(tǒng)高性能傳感電路。

該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)可謂是一個(gè)“過(guò)關(guān)斬將”的過(guò)程，程寰宇表示，這是一個(gè)多物理場(chǎng)耦合問(wèn)題，包括光能量被納米顆粒吸收-光能轉(zhuǎn)化為熱能-熱能導(dǎo)致鋅顆粒經(jīng)納米縫隙轉(zhuǎn)移，然后沉積燒結(jié)在 3D 曲面上的過(guò)程?！巴瑫r(shí)，鋅顆粒與目標(biāo)基底表面的黏附，又是一個(gè)典型的異質(zhì)材料界面問(wèn)題。”

研究人員對(duì)于每個(gè)步驟都有不同的參數(shù)與方案，然后通過(guò)管理學(xué)中的PDCA循環(huán)，即Plan(計(jì)劃)、Do(執(zhí)行)、Check(檢查) 和 Act(處理)的步驟，經(jīng)過(guò)大量對(duì)照與改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，最終完善了制備工藝。

據(jù)介紹，該團(tuán)隊(duì)使用的氙燈是非常寬頻譜的光源，波長(zhǎng)從 200 納米到微米，方便應(yīng)用在多種具有不同吸收峰的微納米材料，而不用針對(duì)性地更換光源。此外，其大規(guī)模加工制造的特性，有利于直接、快速地應(yīng)用在產(chǎn)業(yè)化。

多功能傳感電路中包括傳感器及可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的天線模塊，可以將所監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸交互。如果物聯(lián)網(wǎng)中的組件具有傳感和交互模塊，那便可以為智能化提供硬件平臺(tái)。

傳感器產(chǎn)業(yè)作為現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)之一，是感知世界之基、萬(wàn)物互聯(lián)之本。德陽(yáng)市委書記靳磊表示，立足新發(fā)展階段、貫徹新發(fā)展理念、融入新發(fā)展格局，德陽(yáng)將認(rèn)真落實(shí)中央和省委決策部署，把發(fā)展傳感器產(chǎn)業(yè)作為推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展的重大抉擇、構(gòu)筑城市競(jìng)爭(zhēng)新優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵之舉，著力打造傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)新引領(lǐng)者、要素集聚地和生態(tài)創(chuàng)新區(qū)。

德陽(yáng)是距成都最近的地級(jí)市，是落實(shí)黨中央推動(dòng)成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈建設(shè)和省委推動(dòng)成德眉資同城化發(fā)展戰(zhàn)略的重要節(jié)點(diǎn)城市和重要功能板塊;廣漢作為德陽(yáng)的經(jīng)濟(jì)和工業(yè)重鎮(zhèn)，區(qū)位優(yōu)勢(shì)明顯，基礎(chǔ)設(shè)施完善，工業(yè)基礎(chǔ)雄厚，發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。為進(jìn)一步整合傳感器產(chǎn)業(yè)人才優(yōu)勢(shì)，集聚高端智力資源，會(huì)上還宣布成立了西部首個(gè)傳感器產(chǎn)業(yè)智庫(kù)，首批聘請(qǐng)10名傳感器領(lǐng)域的專家學(xué)者。

當(dāng)下的全球汽車市場(chǎng)正經(jīng)歷著劇烈的由傳統(tǒng)燃油車(ICE)向純電動(dòng)汽車EV劇烈轉(zhuǎn)換期，各大汽車OEM都紛紛制定了在2030-2035年完全淘汰ICE產(chǎn)品線的計(jì)劃，另外未來(lái)全球MEMS壓力傳感器市場(chǎng)增加了很多未知因素。

在車身的主動(dòng)和被動(dòng)安全模塊，包含車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)(ESP)，輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPMS)，進(jìn)氣壓力傳感器(MAP)，以及監(jiān)測(cè)自動(dòng)變速器油位、燃油箱蒸發(fā)排放系統(tǒng)、EGR(汽車廢氣管理)等的各類壓力傳感器。車規(guī)級(jí)壓力傳感器按照不同的壓力范圍劃分出不同的適應(yīng)性，比如空調(diào)系統(tǒng)HVAC屬于中級(jí)壓力范圍，而MAP，BAP和EGR是低級(jí)壓力范圍等等。

車用壓力傳感器在汽車全面向EV過(guò)渡的過(guò)程中必定命運(yùn)多舛，Yole甚至判斷在未來(lái)10-15年內(nèi)全球?qū)⒂?億左右的MEMS壓力傳感器出貨量的消減，原燃油動(dòng)力系統(tǒng)包括氣體排放系統(tǒng)的壓力傳感器面臨被逐漸淘汰的風(fēng)險(xiǎn)，不過(guò)即便如此，車用射頻、輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPMS)、電子穩(wěn)定控制(ESC)等MEMS壓力傳感器依然是長(zhǎng)久的市場(chǎng)剛需，且BMS(電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng))等待來(lái)的新型電池壓力傳感系統(tǒng)(如蓄電池冷卻液)則會(huì)揚(yáng)棄整個(gè)車用MEMS系統(tǒng)和相關(guān)市場(chǎng)前景。

在經(jīng)歷了2019年短暫的低谷之后，全球MEMS市場(chǎng)未來(lái)會(huì)進(jìn)一步上揚(yáng)，首先得益于電子消費(fèi)類產(chǎn)品如手機(jī)和平板電腦的不斷更新?lián)Q代，重力、加速度、指紋傳感器逐漸向中低端史稱和可穿戴設(shè)備中普及，MEMS壓力傳感器的車用狀況將會(huì)進(jìn)一步成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點(diǎn)，燃油動(dòng)力、進(jìn)氣管理、車內(nèi)空氣循環(huán)、車身穩(wěn)定和輪胎氣壓等MEMS傳感器，在未來(lái)的EV潮流將不斷揚(yáng)棄自身以適應(yīng)技術(shù)演化方向。