陕西科技大学：研发聚氨酯/MXene/碳纳米管织物传感器，用于抗菌婴儿衣物

传感新品

【陕西科技大学：研发聚氨酯/MXene/碳纳米管织物传感器，用于抗菌婴儿衣物】

       持续监测生理健康状况和有效抵御外部危害是对极易受伤害人群，尤其是婴儿进行医疗保健管理的一个不可或缺的方面。因此，探索一体化设备对于避免他们受伤和患病仍然至关重要。将传感、电磁防护、保暖/降温和防水/抗菌等多种特性集成到一种普通织物中，无疑是应对各种应用场景的一种前景广阔的解决方案。然而，如何以有效、耐用的方式同时实现集成却面临着巨大的挑战。

       研究通过在棉织物上依次涂覆 MXene、碳纳米管（CNT）和自修复聚氨酯（PU），实现了多功能织物。MXene 和 CNTs 的出色导电性以及聚氨酯的自愈合能力协同作用，使织物具有柔韧性、透气性、保护性和传感性，并且经久耐用。

       它可以检测身体的运动，如手指、肘部、手腕和膝盖的弯曲，测量系数高达 8.78，响应速度快。此外，这种传感织物还能保护穿戴者免受电磁波和细菌的伤害，在 7.6 GHz 频率下的最低反射损耗为-57.6dB，并且由于加入了 MXene 和聚乙烯亚胺，具有很高的抑菌效率。此外，碳质材料的电热性能使其能够充当人体取暖器。这种多功能纺织品的协同设计为生产先进的智能纺织品提供了一种前景广阔的策略，在婴幼儿保健领域大有可为。

图1.多功能MXene/CNTs/PDMS-SB-PU处理织物示意图

       图2.（A-C）PDMS-SB-PU-2薄膜上划痕的光学显微镜图像在室温下愈合2小时之前和之后。（d）甲基蓝染色后自愈过程的外观。（e） PDMS-SB-PU-2自愈机制示意图。

         图3.表面形态和结构表征

图4.MCPP织物（N5）作为传感器，用于实时检测人体运动。

              图5.（a，b）MCPP织物在不同洗涤时间和不同磨损周期下的WCA。（c） MCPP织物在100次磨损循环和30分钟修复后的WCA。（d） 0、（e） 15 和 （f） 25 加速洗涤时间后 MCPP 织物的抗手指弯曲阻力的相对变化。（h-j）MCPP织物在（g）0、（h）60和（i）100磨损循环后的抗手指弯曲性。

       图 6. (a-c) MCPP 织物在 (a) 2、(b) 3 和 (c) 5 V 下浸渍 1、3 和 5 次的电热曲线。(d-g) MCPP 织物在 2 V 下浸渍三次的热红外照片。(h-k) MCPP 织物对人体部位的热处理。(l,m) 纯棉织物和 MCPP 织物对金黄色葡萄球菌的抗菌活性。(n,o）在棉织物和 MCPP 织物上生长的金黄色葡萄球菌的扫描电镜图像。p,q) 纯棉织物和 MCPP 织物对大肠杆菌的抗菌活性。(r,s) 棉织物和 MCPP 织物上生长的大肠杆菌的扫描电镜图像。        图 7. MCPP 织物的复介电常数（a）实部、（b）虚部和复磁导率，以及（c）实部和（d）虚部。MCPP 织物（e）N1、（f）N3 和（g）N5 在 2-18 GHz 频率范围内的反射损耗（RL），以及（h）N1、（i）N3 和（j）N5 的相应 3D RL。k）织物传感器的电磁波吸收机制示意图。

       总之，通过简单的浸涂技术，在 MXene、CNT 和自修复聚氨酯基涂层改性材料上进行装饰，开发出了一种多功能织物。这种 MCPP 织物不仅保持了与生俱来的柔韧性、舒适性和透气性，还具有防水和抗菌性能。此外，这种织物还可用作运动监测传感器，其 GF 值为 8.78，具有出色的周期稳定性，这在手指、肘部和膝部弯曲的检测中得到了进一步证实。此外，MCPP 织物的传感性能在经历水洗和磨损后仍保持不变。此外，MCPP 织物还具有良好的人体焦耳加热能力和突出的吸波性能（7.6 GHz 时的最小 RL 为 -57.6 dB，EAB 为 3.55 GHz）。这项研究可能会对多功能织物有所启发，它在可穿戴设备中的应用前景非常广阔，可用于婴儿医疗保健领域。

传感动态

【2024年中国（郑州）智能传感谷提档加速，首期双创基地将投入运营】

       1月28日，河南省十四届人大二次会议开幕，省长王凯作政府工作报告。围绕2024年发展目标，报告中提到，聚焦高端屏、智能端、专用芯、传感器和新算力，推动中国（郑州）智能传感谷建设提档加速。

       近年来，郑州市高度重视智能传感器产业，统筹推进“芯、屏、网、端、器、用”联动发展，加快打造中国（郑州）智能传感谷，推动智能传感器产业基础高级化、产业链现代化。

       现如今，传感谷集聚了汉威科技、光力科技、新天科技、天迈科技等一批上市公司，培育了日立信、辉煌科技等一大批具备较强竞争力的创新型企业，打造了涵盖气体、气象、农业、电力电网、环境监测、轨道交通等多门类传感器产业链，形成了以高新区为核心的“一核多点”产业空间布局。

       目前，传感谷正在布局建设首条8英寸MEMS中试线，计划2年内建成MEMS中试线，这将打通实验室和产业化之间的通道，攻克河南传感领域“卡脖子”的关键性技术，形成从基础研究到产业化全链条闭环，而郑州，也有望成为中部地区最先具有MEMS芯片量产能力的城市。

       中国（郑州）智能传感谷副总经理刘永红表示，从园区角度来看，2024年传感谷的建设提档加速主要体现在两个方面：

       一是物业建成面积的加速，2024年首期双创基地将全面建成投入运营，同时，随着MEMS中试基地投入建设，为之配套的产学研基地也将投入建设；

       二是招商的加速提档，传感谷作为传感产业的承载基地，配套设施逐步完善，如果政策层面再出具更有吸引力的支持，2024年随着经济复苏行情转好，对行业头部企业和生态配套企业的招引都会投入更大力度，尽快推动传感谷传感产业的完善。

       此外，从政策支持、金融配套、高端人才引进和配套人才培养、鼓励先进技术研发等方面，都需要同步进行提档加速。

       据悉，启动区作为中国（郑州）智能传感谷的首个落地项目，项目整体规划总占地面积337亩，建筑面积约百万平方米。目前，启动区一期物业80%左右已经交付，剩余部分2024年年中交付。

【广州精信与中核集团达成合作协议，打破核工业的电涡流位移传感器卡脖子】

       日前，从万讯控股企业——广州精信仪表电器有限公司传来喜讯：公司与中国核工业集团有限公司（简称：中核集团）就应用于核工业的电涡流位移传感器国产化研制达成合作协议。

       这一项目的实施将对规避国外产品卡脖子风险，对发展中国先进自主核电技术，维护国家安全，实现国家战略目标具有重大意义。

       当前核电厂设备，尤其是核岛泵、汽轮发电机组等关键设备运行状态监测，没有成熟的电涡流位移传感器国产产品，因此研制高可靠性电涡流位移传感器国产化产品迫在眉睫。

       该合作项目围绕核电需求，结合广州精信多年积累的电涡流位移传感器技术，中核集团积累的核电运行经验，利用万讯自控积累的工业自动化产品的制造能力，采用完全自主可控的技术设计和国产化元件，旨在实现核工业领域的电涡流位移传感器的国产化研制和工程化应用，替代进口产品。

【马斯克旗下公司完成首例脑机接口设备人体移植】

       1月29日电美国知名企业家埃隆·马斯克29日表示，他旗下的脑机接口公司“神经连接”28日进行了首例脑机接口设备人体移植，移植者目前恢复良好。

       马斯克在社交媒体X（原推特）平台上发文说，初步结果显示，植入式脑机接口设备检测神经元相关电位的前景很好。

       据马斯克介绍，“神经连接”公司的首款脑机接口产品名为“心灵感应”，大脑植入设备后，只需通过意念就能控制手机、电脑，并通过它们控制几乎所有设备。

       马斯克表示，这款产品的首批使用者将是失去四肢功能的人。“想象一下，（如果植入脑机接口设备）斯蒂芬·霍金的沟通速度也许能比打字员或拍卖师更快。这就是我们的目标。”

      “神经连接”公司成立于2016年，专注于植入式脑机接口设备研发。该公司表示，这种设备植入大脑后能够读取大脑活动信号，希望可将其用于治疗记忆力衰退、颈脊髓损伤及其他神经系统疾病，帮助瘫痪人群恢复与外界沟通的能力，甚至重新行走。

       去年5月，该公司获得美国食品和药物管理局批准，启动脑植入设备人体临床试验。同年9月，该公司开始为临床试验招募志愿者。

【北醒参与项目获得国家重点研发计划立项】

       近日，国家科技部公布2023年度国家重点研发计划“智能传感器”重点专项评审结果，北醒参与申报的“列车前向运行环境监测传感器及系统应用”项目获批立项。此次立项，标志着北醒激光雷达关键技术符合国家科技发展战略规划，获得政府与行业的支持认可。

       该项目由交控科技股份有限公司牵头，北京交通大学、北京航空航天大学、中国科学院半导体研究所、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、凌云光技术股份有限公司、国能朔黄铁路发展有限责任公司、成都轨道交通集团有限公司、北京埃福瑞科技有限公司参与合作。

       北醒基于独特的先进技术架构，实现可靠的三维环境感知能力，其设计可满足交通复杂场景严苛的可靠性要求。在此研发经验基础之上，将着力攻克一批关键核心技术，构建自主可控的产业体系，形成高性能传感器、新方法、新技术及新系统设备，有助于减少对国外企业的依赖，提升我国轨道交通产品的国际竞争力和市场占有率，为实现“交通强国，铁路先行”的国家战略提供有力支撑。

       北醒致力于提升设备运力和效率，降低事故率，让人类出行更智能更安全。北醒入选国家级专精特新“小巨人”企业，并获准设立博士后科研工作站，参与联合创新完成的项目曾荣获“北京市科学技术进步奖二等奖”，在智能轨交、智能公路、智能民航等智能交通领域深耕已久。

       北醒CEO李远表示，未来，北醒将以此为契机，继续为民生基建护航，向世界领先迈进。在项目实施与企业发展中，北醒继续坚守长期主义和技术至上的价值主张，持续提升激光雷达高安全、高可靠性技术，助力国家科技进步与行业发展。

【工业自动化领域常见的五种传感器类型梳理】

       在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，传感器几乎必不可少。具体来讲，工业生产者需要使用各种传感器来监视、控制生产过程中的各个参数，使设备处于正常状态，如果出现故障也能被及时发现。

       一、光电传感器

       光电传感器是将光信号转换为电信号的一种器件。其工作原理基于光电效应。光电效应是指光照射在某些物质上时，物质的电子吸收光子的能量而发生了相应的电效应现象。根据光电效应现象的不同将光电效应分为三类：外光电效应、内光电效应及光生伏特效应。光电器件有光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池等。

       光电传感器拥有分辨率高、响应时间短、检测距离长、对检测物体的限制少等特点。尤其值得一提的是，它可实现颜色判别。通过检测物体形成的光的反射率和吸收率根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合而有所差异。利用这种性质，可对检测物体的颜色进行检测。

       二、接近传感器

       接近传感器能以非接触式进行传感检测，所以不会进行磨损以及伤害检测对象，更无火花、噪音。由于是无接触的输出方式，所以使用寿命长，几乎对接点的寿命没有任何的影响。接近传感器与其他检测方式不同的是，它适合和在水油环境下使用，检测时几乎不受检测对象的污渍和水油的影响。

       其中，接近式传感器本身只能近距离且无接触检测金属物体。测距改变式弹力杆装置最大的特点是可以使触点的感应范围范围过载。弹簧加载活塞、探针、按钮，一般是用来接触产品然后检测产品是否到位、定位准确以及核实被测产品。

        三、光纤传感器

       利用光纤研制光纤传感器始于1977年，该技术一问世即引起人们的极大兴趣，目前光纤传感器已经得到迅猛发展。因为光纤本身是电介质，而且敏感元件也可用电介质材料制作，因此光纤传感器具有良好的电绝缘性，光纤表面能承受80kV/20cm电压，尤其适用于高压的供电系统以及大容量电机的测试。

       利用光纤能构成种类繁多的传感器，故有人称光纤传感器是万能传感器。它可测量许多物理量，应用范围遍布军事、商业、民用、医学、工业控制等各个领域。需要明确的一点是，传统传感器是以机-电测量为基础，而光纤传感器则以光学测量为基础。

       四、位移传感器

       位移传感器是把物体的运动位移转换成可测量的电学量一种装置。通常用于把不便于定量检测和处理的形变、振动、位移、位置、尺寸等物理量转换为易于定量检测、便于作信息传输与处理的电学量。

       位移传感器种类繁多，近几年应用领域不断扩大，越来越多的创新技术也开始被运用到传感器中。例如，基于光纤技术、时栅技术、OEM的LVDT技术、超声波技术、磁致伸缩技术等，由于技术的进步，各种传感器性能大幅提高，成本也显著降低。

       五、霍尔效应传感器

       旋转霍尔效应传感器一般不使用任何运动部件，这种基于半导体的传感器将霍尔效应传感元件与电路相结合，以提供与旋转磁场变化相对应的模拟输出信号。有两个输出选项可供选择，即模拟或脉冲宽度调制(PWM)。

       其中，线性霍尔效应传感器测量磁场的线性运动，而不是旋转。据悉，该传感器可针对设定的输出电压进行编程，该输出电压对于给定的行进距离是成比例的。截至目前，霍尔传感器的相关技术仍在不断进步过程之中，可编程霍尔传感器、智能霍尔元件和微型霍尔传感器将具有良好的市场前景。

       总结

       未来几年，随着智能制造的加速推进，智能传感、监控、生产、监测系统、技术、设备市场需求有望进一步攀升。其中，在常见的汽车电子、通信电子、消费电子、专用电子设备内，将搭载不同类型的传感器。为更好的满足客户需求，企业也将致力于研发出更多高质量的传感器新品。

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