如何做到像皮肤一样细腻敏感？小小传感器科技含量有这么高

2024-09-21

<article><section data-type=“rtext”>河南人爱说“中”，其实和它的区域位置有关，河南地处中原，交通四通八达，如今，独特的区位优势正在转化为经济高质量发展的新动力，河南各地都在大力发展高新技术制造业。酒精检测仪、烟雾报警器，别看这俩物件平时没有交集，但它俩都拥有一样的核心部件，那就是传感器。它的应用领域很广，生活中很多时候都能接触到，上班打卡的签到机、触摸开关、手机的触摸屏、达到沸腾温度停止加热的电热水壶等，都有传感器部件的加持。它是新一代信息技术产业里的“神经元”，也是物联网最重要的“元器件”之一。在郑州，传感器产业正处于飞速发展的时期，短短三年，相关企业数量翻番，达到3000家。跟着总台记者一起去传感器研发实验室看一看！走进实验室触摸感受“电子皮肤”总台记者艾泽乐：我现在就在郑州的一所智能传感器研发实验室。在这里，各种新传感器样品会进行性能试验，验证运行的稳定性。<img data-alt="" src="//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/dbeacd96181ddc1cb1aaba7d1b3469a2.jpeg?imageView2/2/w/750" />现在我身边，研究员就戴着这样一个新样品，一块和人的手掌大小相近、形状相似的黑色薄膜，好像是一块“放大”版的芯片，可以自由弯折，与人的手面紧密贴合。其实这就是一个柔性压力传感器，工作人员也称它为“电子皮肤”。它不仅像皮肤一样柔软，还能精确地感受并记录外界的压力变化。用它抓一些物品，接触压力的大小就可以转换成数值显示出来。<img data-alt="" src="//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/ded5e4367466b47839a32ab83e9359dd.jpeg?imageView2/2/w/750" />除了抓握动作，轻抚、擦拭这样轻微的触碰都可以被“电子皮肤”精准捕捉。<img data-alt="" src="//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/4c5ad2b2234929e64782652743912076.jpeg?imageView2/2/w/750" />如何做到这样的精确感知呢？仔细看它的表面，上面一个个“小黑点”就是采集信号的传感点。每平方厘米集成了约有100个传感点，这些传感点就像我们皮肤的触觉感受器一样，以大概1毫秒的响应速度，实时反映着外在压力的变化，从而模拟人类皮肤一样“细腻”“敏感”的触觉。穿上智能鞋垫感受未来的运动“伴侣”这样高精度、能弯折的传感器，在日常生活能够发挥怎样的作用？大家看，一旁摆着的这块鞋垫，其实就内置了这样的传感器。<img data-alt="" src="//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/ea95c34b440a713f1a8c2e208a0b2fd1.jpeg?imageView2/2/w/750" />站立或者慢慢地向前行走，它都可以实时收集不同姿态下的足底压力分布数据。从大到小由硬变柔制造升级“智造”最新研发出的柔性传感器可以集成到薄薄的鞋垫里，但是之前的传感器长什么样呢？<img data-alt="" src="//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/43ab0328807c35d724de5b5acfea46d7.jpeg?imageView2/2/w/750" />上图这些就是十几年前的产品，那时的核心部件传感器体形大、精度低，甚至大多来自国外进口，在市场上也很容易被替代。现在，通过不断投入研发，打磨核心技术，传感器不仅可以做到极其细小，而且在米粒大小的体积内就可以集成两种不同的感应功能。<img data-alt="" src="//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/286685d294a9bb6702cfc2d48f0528a7.jpeg?imageView2/2/w/750" />高新区已经分布着3000多家上下游相关企业，每天都有数以万计的智能传感器从这里走向全世界。小小传感器撬动产业大发展从大块头到小部件，传感器的发展不仅让人们的生活更方便，也让工业生产更高效、更安全。传感器的发展不仅让人们的生活更方便，也让工业生产更高效、更安全。传感器还有哪些应用领域？越做越智能的背后，又有什么样的研发模式？<img data-alt="" src="//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/59fbca4591752b9d06799438dcf17189.jpeg?imageView2/2/w/750" />河南台记者于佳敏：我现在是位于郑州登封市荟萃山风电厂，身后的这些风力发电机正在正常运转。别看这些风轮每分钟只转14圈，但是一小时却可以发2000度的电，安全运转的背后，靠的是什么呢？让我们“飞起来”看！声纹传感器，让叶尖和塔筒保持安全距离；螺栓预紧力监测传感器，检测螺栓是否松动；激光测风雷达，预测风向风速并进行预警。<img data-alt="" src="//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/82fcb279edb6f43ed065c94814237414.jpeg?imageView2/2/w/750" />河南台记者于佳敏：聚焦智能传感器产业研发设计、加工制造、封装测试、材料设备四大关键环节，在继续保持气体传感器传统优势地位的基础上，河南省投资20多亿元建立了墨子实验室微纳电子平台，中原量子谷创新基地也已启动建设，从而来进一步提高芯片的设计生产能力，助力传感器产业向高端制造转型发展。<img data-alt="" src="//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/b65604f6a14b5cfc91603ddbcc26d5cb.jpeg?imageView2/2/w/750" />中国（郑州）智能传感谷启动区运营总监申攀：中国（郑州）智能传感谷一谷多园的整体规划，一谷是指郑州高新区三平方公里的传感小镇，多园就是对应各地市不同应用场景的主题产业园区。智能传感中试基地正在建设河南省首条8寸MEMS中试线，创业者来到传感谷可以实现从产品研发、中试、量产到推向市场的一站式产业服务。<img data-alt="" src="//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/009da382e4a67a2567504c0ccb9975f2.jpeg?imageView2/2/w/750" />河南台记者于佳敏：河南充分发挥智能传感器MEMS研发服务平台、墨子实验室、集成电路公共研发平台和集成电路中试平台等高能级平台“先锋队”作用，正在引导创新资源优势单位为更多院校、科研院所及相关企业提供研发成果的中试熟化和二次开发服务，不断将河南智能传感器和半导体产业链科研技术优势转化为产品优势、效益优势。</section></article>