广州大学/华南理工：TEMPO氧化纤维素纳米纤维增强水凝胶，用于温度响应和人体运动传感-新利18国际娱乐

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【广州大学/华南理工：TEMPO氧化纤维素纳米纤维增强水凝胶，用于温度响应和人体运动传感】

如今，由于电子技术的快速发展，柔性可穿戴电子设备被广泛应用于各种智能应用中，如远程医疗诊断、电子皮肤和人机界面。皮肤作为人体最大的感觉器官，具有灵活性、可拉伸性，对各种外部信号敏感，如张力、压力、温度或湿度。受医疗需求的激励和这些独特特性的挑战，模拟天然皮肤的感觉和刺激反应性的电子皮肤的设计和制造引起了世界各地研究人员的极大关注。导电水凝胶由于其许多有前途的特性，如优异的可弯曲性和皮肤亲和性、柔性功能可调节性、可靠的导电性或易于制造，已被公认为组装柔性和可穿戴电子皮肤的最理想材料之一。

水凝胶是典型的具有三维网络结构的柔软潮湿材料，通过物理、离子或共价相互作用交联聚合物链形成。水凝胶可以容纳大量的流体，同时仍然保持稳定和不溶性。由于其良好的亲水性、渗透性和低摩擦系数，水凝胶在医用泡沫或海绵、软组织工程、流体吸收剂和生物传感器膜中具有巨大的应用潜力，仅举几个与医学相关的例子。通常，水凝胶主要由石油基合成聚合物制成，主要如聚甲基丙烯酸2-羟基乙酯（pHEMA）、聚乙二醇（PEG）、聚乙烯醇（PVA）、聚丙烯酸（PAA）和聚丙烯酰胺（PAM）。在这些合成聚合物中，由丙烯酸（AA）聚合合成的PAA不仅具有良好的生物相容性，而且携带大量亲水性-COOH基团，可以为离子导电水凝胶提供富含水分的交联网络，赋予PAA基离子导电水凝胶高导电性。因此，基于PAA的水凝胶被认为是柔性电子皮肤的理想候选者。然而，纯PAA水凝胶通常具有较弱的抗压强度和抗疲劳性，因此当对其施加强大的外部压缩力时，它们经常被损坏或破坏。这大大抑制了它们作为压力检测的应变和压力传感器的应用，例如，在人类疾病的检测中，例如对扁平足患者的初步筛查。此外，水凝胶电子皮肤的实际应用可能涉及显著变化的热环境和水合环境（例如，冷、热、干或湿条件），从力学、功能和人体设备集成的角度对水凝胶电子皮肤提出了重大挑战[36]。此外，含有大量水的传统导电水凝胶往往不可避免地在零度以下的温度下结冰，并在结冰状态下失去灵活性，这大大限制了此类水凝胶在寒冷环境中的使用。这也导致导电水凝胶传感器不能对温度刺激做出一致响应。因此，开发能够在零度以下对各种刺激做出反应的水凝胶电子皮肤非常重要。总体而言，水凝胶电子皮肤在低温和高温下同时具有良好的生物相容性、足够的强度和抗疲劳性以及优异的导电性和环境兼容性是一个重大挑战。

纤维素纳米纤维（CNFs）是一种重要的具有优异生物相容性的纳米纤维素类型，作为一种特殊的添加剂已被广泛应用，特别是通过其固有的极高杨氏模量、高纵横比和高表面活性来增强水凝胶的机械性能。除此之外，近年来，据报道，CNFs还具有在不同系统中作为有效分散剂的能力，例如Pickering乳液、石墨烯分散体和PEDOT等。这启发了我们，CNFs.实际上可以起到分散剂（用于减少PAA聚合物链的团聚）和机械增强剂（用于增强AA基水凝胶的机械性能）的双重作用。此外，为了提高冷冻耐受性，可以将离子化合物作为冷冻保护剂引入水凝胶网络中。然而，基于离子化合物的水凝胶（如NaCl、LiCl和CaCl2）存在一些局限性，例如由于脱水条件下不可避免的水蒸发，在长期使用过程中稳定性较差，阻碍了其实际应用。与离子化合物相比，甘油（1,2,3-泛三醇）能够与水分子形成氢键，并扰乱水分子本身的自然排列，阻碍冰晶的形成（即在较低温度下诱导冻结）和水的蒸发（即在较高温度或较长时间内实现脱水）。甘油-H2O系统的防冻效果已在食品保鲜和汽车防冻配方中得到证明。据报道，通过引入甘油-H2O二元溶剂体系，离子导电有机水凝胶可以在较宽的温度范围（−20至60°C）内保持良好的机械和导电（~8.2 S m−1）性能。此外，有机水凝胶可以在25°C下放置30天，重量损失最小。这促使我们在PAA-CNFs系统中使用甘油-H2O二元溶剂，不仅可以保持水凝胶的高电导率，还可以提高水凝胶的防冻和保水性能。

亮点

1. 本工作基于TEMPO氧化CNFs（TOCNFs）的多功能性和金属离子相互作用的综合策略，制备了一种具有优异机械和电学性能的丙烯酸基导电水凝胶。

2. 具有丰富–COOH基团的TOCNFs在水凝胶中发挥着关键作用，其方式是：a）将聚丙烯酸（PAA）链良好分散在水凝胶中，形成均匀多孔的多网络，b）提供更多–COOH与Fe3+相互作用，c）与PAA和甘油形成更多氢键，以及d）为最终水凝胶提供高模量。

3. 所获得的最佳水凝胶显示出竞争性的机械性能（在70%压缩应变下为0.88 MPa；在873%拉伸应变下为0.24 MPa）和抗疲劳性能（在500次50%压缩循环后的56.5%强度保持率；经过20次200°%拉伸循环后，强度保持率为51.7°%）、高电导率（2.45 S m−1）和灵敏度（对于超过100°%的拉伸应变，GF高达2.62），同时在−25°C下仍保持高电导率（1.67 S m−2）。

图文解析

图1. a）不同TOCNF含量的水凝胶的FTIR光谱；b）水凝胶的快速凝胶化示意图以及水凝胶内氢键和金属离子配位的拟议机制；c、 d）具有不同Fe3+含量的水凝胶的FTIR光谱。

图2. a）水凝胶的SEM显微照片a）AC0-6Fe-K；b） AC1-6Fe-K；c） AC5-6Fe-K；d） AC10-6Fe-K；e） AC15-6Fe-K在不同尺度下；f） AC10-6Fe-K水凝胶样品中C、O、Fe和K的元素分布。

图3. a）和b）具有不同含量的TOCNF和FeCl3的立方体形状水凝胶分别在70%应变下的压缩应力；c）以及d）分别具有不同含量的TOCNF和FeCl3的长条水凝胶样品在断裂应变下的拉伸应力。

图4. a）AC0-6Fe-K的压缩应力；b） AC10-6Fe和c）AC10-6Fe-K水凝胶在最大50%应变下分别进行500次加载-卸载循环；d）AC0-6Fe-K的拉伸应力；e） AC10-6Fe和f）AC10-6Fe-K水凝胶在最大200%拉伸应变下进行20次加载-卸载循环。

图5. a）和b）不同水凝胶随时间的保水性能和保水率；c）以及d）不同水凝胶的EIS和相应的电导率。插图：EIS测试的组件示意图。

图6. a）不同甘油含量的水凝胶的FTIR光谱；b）防冻导电水凝胶的制备以及甘油在水凝胶中提供氢键的拟议机制的示意图；水凝胶的SEM显微照片，c）AC10-6Fe-K；d） AC10G2-6Fe-K；e）不同规模的AC10G4-6Fe-K。

图7. a）研究了不同甘油含量的长条水凝胶在断裂应变下的拉伸应力；b）AC10G2-6Fe-K和c）AC10G4-6Fe-K水凝胶样品在不同拉伸应变下的加载-卸载曲线；d）AC10G2-6Fe-K和e）AC10G4-6Fe-K水凝胶样品在最大200°%拉伸应变下20次加载-卸载循环的拉伸应力。

图8. 防冻导电水凝胶。a） DSC曲线；b）在25°C和−25°C下处理后的物理图像；c）和d）随时间的保水性能和保水率；e）以及f）EIS和相应的电导率（25°C）；g）以及h）具有不同甘油含量的水凝胶的EIS和电导率（−25°C）。

图9. a）不同甘油含量的水凝胶的性能比较；b） ac10g4-6fe-k水凝胶作为导体在25°C和−25°C下处理后连接到红色led指示器及其电路的示意图；AC10G4-6Fe-K水凝胶对c）0°C和−25°C的响应；d） 60°C、70°C、80°C和90°C；以及e）AC10G4−6Fe-K水凝胶的电阻随温度的变化。

图10. 立方体形状水凝胶的相对电阻变化a）AC10-6Fe-K；b） AC10G4-6Fe-K在70%应变下压缩；长条形水凝胶的相对电阻变化c）AC10-6Fe-K；d） AC10G4-6Fe-K在500%应变的张力下；AC10G4-6Fe-K水凝胶的电阻变化信号输出，10倍于e）50%，f）100%，g）200%拉伸加载-卸载。

图11. a） AC10G4-6Fe-K水凝胶附着在指节上并以不同角度弯曲的图示；AC10G4-6Fe-K在b）30°、c）60°和d）90°连续弯曲、关节弯曲e）膝盖、f）手腕和g）肘部下手指关节处的电阻变化信号输出。

图12. AC10G4-6Fe-K在a）吞咽、b）脉搏跳动、c）轻按手指和d）书写时的电阻变化信号输出。

传感动态

【1.8亿元！保隆科技获得带温度传感器线束全球项目定点】

保隆科技日前获得全球著名汽车零部件企业带温度传感器线束的全球项目定点。该定点生命周期总金额1.8亿元人民币，根据项目计划，量产时间为2026年第二季度。

据了解，带温度传感器线束是一款集成油温传感器、水温传感器、速度传感器线束以及位置传感器线束的产品，该产品具有高度集成化、低成本、鲁棒性好等优点，温度传感器具有响应时间短、精度高等特点。其高集成度，使得安装和布线更为便捷，大大减少了空间占用和维护成本。该产品采用先进的制造工艺和精密的校准技术，确保温度测量精准无误，质量稳定可靠，能够在各种恶劣环境下稳定运行，满足客户的多样化需求。

近年来，保隆科技传感器业务市场份额快速提升，成为细分领域行业领先企业。目前，保隆科技已形成6个品类40多种传感器产品，组成产品矩阵，在上海松江、上海临港、匈牙利等地建有传感器生产园区，整合全球资源，形成了大规模、数字化、智能化、柔性化的先进制造能力。

“在电动化和智能化浪潮中，保隆科技持续深耕汽车传感器，以先进的技术和产业化能力，为汽车传感器行业成长做出自己的贡献，让更多人受益于汽车科技的发展。”保隆科技相关负责人表示。

【天津大学海洋学院声光探测团队在水下激光雷达探测领域取得新进展】

在海洋技术领域中，海洋探测技术是打破人类与海洋间屏障的关键手段，先进的激光雷达（LiDAR）系统和算法对水下任务包括水下定位、目标搜索和救援等方面具有重大的意义。其中距离信息作为最基本的物理参数，可视为诸多目标表征参数的基础，在遥感以及地形地貌检测等应用中发挥着至关重要的作用。

天津大学海洋学院声光探测团队提出了一种基于双光梳干涉的激光雷达系统，以实现精确的水下绝对距离测量。为了消除脉冲激光测量中的非模糊距离，采用了设计的脉冲编码策略，利用声光调制器实现对光信号的开关调制，从而实现对双光梳信号的编码，大大扩展水下测量的非模糊范围。这种组合在不牺牲采样率或测量精度的情况下，显著扩展了双光梳LiDAR的非模糊范围，在重复频率差为2 kHz的情况下，可以提高到约55 km，实现一次性精确的远距离探测。

针对复杂水下环境下，双光梳LiDAR信号会受到环境干扰和系统噪声的影响的问题，团队提出了一种改进的变分模态分解（VMD）方案并适用于水下双光梳测距系统。通过考虑理想双光梳干涉信号的类高斯形状和高信噪比的特点，将灰狼优化算法（GWO）引入VMD进行参数优化，并对GWO的适应度函数进行了特殊设计。通过优化的VMD算法，将畸变的噪声干涉信号分解为一系列高质量的子信号，最终选择最佳适应度的子信号进行信号重构。对不同条件下双光梳信号的实验结果表明，该方法不仅能提高干涉图的信噪比，而且能同时恢复干涉图的高斯形状，能够扩展双光梳LiDAR的工作范围和对非理想环境的鲁棒性。

总体而言，该项工作利用光频梳的精密测量特性，提升了水下光学探测的精度与距离，实现高精度与大范围的海洋探测。同时，能够对探测信号进行去噪与优化，进一步提升测量的环境适应性与鲁棒性。该研究在水下激光雷达领域有着广泛的应用前景，进而有助于海洋形貌的高精度三维重构的开发与实现。

【传感器产业高质量发展研讨会在吉林长春举行】

19日，传感器产业高质量发展研讨会在东北亚国际博览中心举行。会议聚焦光电产业的核心元器件——传感器进行研讨，进一步加快传感器产业链资源整合、招商引资、成果转化孵化等，拓展产业领域向智能化、高端化、品牌化、系列化发展，形成产业集聚，从而实现传感器产业高质量发展。

传感器产业是数字产业化和产业数字化的重要基础支撑，是以数字化转型推进新质生产力发展的重要突破口。会上，长春新区相关负责同志推介了长春新区，吉林省工业技术研究院集团公司相关负责人发布了吉林省传感器产业技术创新中心相关信息。

当天，与会院士、专家学者以及企业家们分别以《光电传感器发展与思考》《智能传感技术与应用》《气体传感器技术及产业化，分析总结气体传感器技术现状、产业面临的机遇与挑战》《离散制造传感器发展助力产业基础高级化》《基于AI视觉的无示教机器人及无标定视觉技术在汽车制造业的可行性研究》《数字化助力卓越运营》《高性能图像传感器在智能制造行业的发展与应用》《光智能速度位移传感器的应用领域及发展趋势》《深耕智能视频分析技术，助推吉林传统产业向“新”而行》等为题作主旨演讲。

复旦大学智能机器人研究院常务副院长、长春博立电子科技有限公司首席科学家张立华表示，本次研讨会汇集了众多专业力量和专业人才，探讨行业发展的新思路、新模式，有助于推动传感器产业实现跨越式发展。“长春市在光电及传感器领域科研优势明显，要依托大所大校，在部分技术方向率先突破，打造传感器领域的颠覆性技术、前沿技术与先进技术的策源地，形成区域技术领先优势。”就我市特别是长春新区如何进一步推动传感器产业高质量发展，张立华建议，梳理光电及传感器产业的现有资源和布局，以市场需求为牵引制定产业引导政策、构建产业集群、完善配套产业链，形成协同发展的区域产业生态，在人才资源、市场供需、产业配套、技术转化等方面形成集群优势，进一步推动传感器产业高质量发展。

【今明两年全球芯片产能将持续增长，AI与中国大陆厂商成重要推手】

6月18日，国际半导体行业权威机构SEMI（国际半导体产业协会）发布的最新季度《世界晶圆厂预测报告》显示，为跟上芯片需求持续增长的步伐，全球半导体制造产能预计将在2024年增长6%，并在2025年实现7%的增长。

行业习惯将7纳米及以下的芯片划分为先进制程，28纳米及以上芯片为成熟制程。而最新的一轮扩产潮两者均有涉及：一方面是来自AI算力需求的激增，以先进制程芯片的扩产最为明显；另一方面是中国大陆厂商在成熟制程领域的集中扩产。

报告统计，5纳米及以下先进制程节点产能预计在2024年将增长13%，主要受数据中心训练、推理和前沿设备的生成式AI的驱动。到2025年时，台积电、三星、英特尔将着手准备生产2纳米芯片，先进制程产能届时将进一步提高17%。

除了逻辑计算芯片外，从2022年开始，因市场供过于求陷入低谷的存储芯片同样因AI迎来一波产能扩张，HBM是其中的代表。这种新方案使用3D堆叠技术，将多个DRAM（动态随机存取存储器）芯片垂直堆叠在一起，可以实现更高的存储容量、更大的存储带宽和更低的延迟。

眼下HBM的产能正供不应求，大客户是英伟达、AMD、英特尔等AI芯片厂商。行业内的扩产投资主要由“存储三巨头”三星、SK海力士、美光领衔。其中，SK海力士、美光上半年都已宣布其2024年、2025年的HBM产能全部售罄，计划重金投建新工厂用于生产更多HBM。三星此前也表示，计划将HBM的产能比去年扩增近三倍。

存储芯片市场主要由DRAM内存（Memory）和 NAND Flash闪存（Flash Memory）两大产品线构成。按照SEMI报告预测，由于HBM的投资需求直接刺激DRAM市场增长，2024年和2025年DRAM产能都将增长9%。相比之下，NAND Flash闪存市场的复苏仍然缓慢，2024年的产能预计不会增长，2025年则增长5%。

除海外厂商在先进制程芯片上进行布局外，中国大陆厂商在成熟制程领域的大举扩产是全球市场产能增长的另一大动力。

中国国内的芯片产能目前以成熟芯片为主。据SEMI预测，未来将在2024年增长15%，2025年再增长14%，占据行业总产能的三分之一。

华虹集团、晶合集成、芯恩、中芯国际和长鑫存储在内的主要厂商正在大力投资建厂，产能几乎全部锁定成熟制程。

上半年的进口数据也印证了这一点。中国海关总署的数据显示，2024年1至4月，中国大陆半导体生产设备的进口总额达到了104.87亿美元，同比增长88%，其中绝大多数来自荷兰、日本等地，主要用于成熟制程芯片的生产。

与中国大陆相比，其他大部分区域市场并未有大规模的扩产动作。按SEMI调查预测，主要芯片制造地区的产能增长率都不超过5%。其中，中国台湾2025年预计增长4%，韩国预计增长7%，日本、美洲、欧洲和中东以及东南亚地区半导体产能将分别增长3%、5%、4%、4% 。

全球第一大芯片生产商台积电对于扩产的态度十分谨慎。此前，公司在一季度财报会上将2024年全球晶圆代工业产值增长预期由20%下调至10%。据其判断，今年仍然是市场需求缓慢回升的一年。

尽管存在扩张产能未被及时消化的风险，中国大陆厂商仍将继续积极投资扩产，部分原因是为减轻美国对华出口管制的影响。

一家国际分析机构的半导体研究主管告诉界面新闻记者，近两年之内半导体行业整体需求低迷，但由于美对华出口管制升级使得国产化被提上紧急议程，国内厂商集体选择逆势扩产，不少头部晶圆厂都背负了不小的压力，毛利润偏低，产能利用率下滑。虽然眼下正逐渐修复，但行业扩产要满足国产化的目标依然有很长的路要走。