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先进传感材料与器件制造  
我有意向    2023-08-22    浏览:845  
技术简介
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一、项目简介
工业 4.0 物联时代,传感器肩负重任,工业互联网将依靠智能的机器加上先
进的分析工具,实现通信、计算、控制的三位一体。这其中,传感器是数据采集
的入口,是物联网的神经末梢。半导体气体传感器当前已在环境污染监测、爆炸
物检测、国家安防等领域得到了初步应用。这类传感器一般需要在高温工作,能
耗高,长时间探测易使设备老化,可靠性差,难以便携。发展柔性低功耗传感器
技术,有望在上述领域推动传感器工作模式的革新发展,并拓展其在可穿戴器件、
人体健康监测、动力电池安全监控分析等新型领域的应用。本项目一方面利用自
研的具备国际领先水平的高性能气体传感材料,推广其在国内外高校、科研院所
与企业的应用;一方面,借助微电子打印与 3D 打印技术,研发出新型的柔性传
感器芯片,推出高通量传感器制备技术与联网数据采集方法,将之用于锂离子动
力电池安全联网监控、人类高危疾病的快速筛查监测等国内研制初级领域,率先
建立相关行业标准与占据市场高地。通过本项目的实施,有望在柔性电子传感器
芯片领域及其在新能源汽车、大健康等应用场景提供成熟服务方案。

二、产品性能优势
1.低温电解液性能优势:
气体传感器生产企业主要集中在日本,欧洲和美国。气体传感器相关企业有
英国城市技术公司(Honeywell)、日本 Figaro、英国 Alphasense、Dynament 等。
国内方面,主要的气体传感器企业有汉威科技(股票代码: 300007)、天津费
加罗(中日合资)等。但是相关新型领域:柔性穿戴、电池安全监测、人体健康
检测芯片方面,国内企业较少涉及。相比于传统国内外传感器企业,本项目着眼于柔性穿戴、电池安全、人体大
健康等技术领域,背靠这些万亿级市场,研发新型的高效传感材料与器件制造技术。本项目的关键技术点在于:(1)高性能可宏量制备的纳米材料结构,相比
于大多实验室少量合成,本技术提出的纳米材料合成技术具备 Kg 级水平,结合
刷涂或者印刷技术,可制备出千万级纳米传感器;(2)传感器芯片批量制备技
术,申请人前期掌握了 MEMS 基传感芯片的 4-6 寸晶圆级制备技术,单个晶圆
上芯片可达 1000 个以上。后续本项目将继续突破材料于器件一体化技术,即发
展晶圆级传感器芯片-材料一体化复合器件制造技术,拟通过柔性电子打印机、
微电子印刷技术,实现高通量传感器制造技术关口。基于上述研究,本项目将突
破国外企业在柔性穿戴、电池安全监测、人体健康检测芯片的技术限制,研制出
低成本、可批量、高性能的穿戴、电池安全预警等传感器,建立人类疾病呼出气
体传感快速筛查、气体传感预警电池热失控的行业标准。
三、市场前景及应用
气体传感器广泛应用于工业、生活的各个领域,如石油、化工、钢铁、冶金、
矿山、环保、市政、医疗、食品等诸多领域。近年来,随着互联网与物联网的高
速发展,气体传感器在新兴的智能家居、可穿戴设备、智能移动终端等领域的应
用突飞猛进,大幅扩展了应用空间,需求量也发生数量级的改变。环保需求日益
迫切,加之传感器技术本身的不断发展,正推动环境监测有望成为物联网(IoT)
垂直领域中率先落地的亮点应用之一。新思界行业研究发布的《2018 年全球及
中国气体传感器产业深度研究报告》显示, 2022 年气体传感器市场将达到 67
亿人民币的市场容量,未来 5 年间的年复合增长率为 7.3%,其中环境监测更是
在所有应用领域中位列第三。气体传感器很可能是下一个集成在智能手机或可穿
戴设备的最佳选择。消费应用正在推动新的气体传感器发展,以减少成本、功耗
和尺寸,尤其是采用 MEMS 技术的解决方案。气体传感器在消费应用的市场规
模应该会从 2015 年的 1200 万美元增加 2021 年的 9500 万美元。如果大规模在
新型技术上使用,那么还将会有 6000 万美元的增长。2015 年至 2020 年,其复
合增长率超 33%。这一段时间气体传感器增长率有望成为历史上最高。尤其是,
随着我国万亿级纯电动车市场发展及其汽车保有量日益增多,关于纯电动汽车发
生起火事故的新闻也开始频频“刷屏”,让电动汽车安全问题成为了全社会关注的
焦点,也触动着消费者心底里对安全的焦虑。一时间,电动车可不可靠、电池技术成不成熟等问题,再次引发了广泛的讨论。目前锂电池产业逐渐形成增加一道
防火墙的安全意识,采用气体传感器来监测锂电池起火,锂电池起火前通常会产
生大量甲烷,丙烷, CO,氢气等多种气体,因此开发新型动力电池安全监控气
体传感器及建立国家行业标准十分迫切。



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