瞻觀前沿

氫在高壓下的性質(zhì)表現(xiàn)出了奇異的特性。理論預(yù)測，在100多萬個大氣壓的壓力下，這種通常是氣態(tài)的元素會變成金屬甚至超導(dǎo)體。然而，目前存在的研究手段很難對這些氫化物進行準確測量和研究超導(dǎo)材料的特性。

近日，據(jù)《自然》雜志最新一期論文，美國哈佛大學(xué)開發(fā)了一種精準測量超導(dǎo)體的基礎(chǔ)工具。他們創(chuàng)造性地將量子傳感器集成到標準的壓力感應(yīng)設(shè)備中，從而直接讀出加壓材料的電和磁性質(zhì)。這款新工具不僅能測量氫化物超導(dǎo)體在高壓下的行為，還能對其成像。

在極端壓力下研究氫化物的標準方法是使用金剛石壓砧儀器，它可在兩個明亮式切割金剛石界面之間擠壓少量材料。為了檢測樣品何時被擠壓到足以超導(dǎo)，通常要尋找兩個特征：電阻降至零，以及對附近任何磁場的排斥作用（又名邁斯納效應(yīng)）。

想要施加必要的壓力，研究人員必須用一個墊圈將樣品固定住，使擠壓均勻分布，然后將樣品封閉在一個腔室中。但這很難真正觀察到超導(dǎo)電性的雙重特征。

為了解決這個問題，研究人員設(shè)計并測試了一種巧妙的改造方式：他們將一層薄薄的傳感器直接集成到金剛石壓砧的表面上。該傳感器是由金剛石原子晶格中自然產(chǎn)生的缺陷制成的。他們使用這些被稱為氮空位中心的有效量子傳感器，在樣品被加壓并進入超導(dǎo)區(qū)域時，對腔內(nèi)的區(qū)域進行了成像。為證明他們的概念，研究人員使用了氫化鈰，這種材料已知在大約100萬個大氣壓下會成為超導(dǎo)體。

圖源：美國科學(xué)促進會網(wǎng)站

技術(shù)價值觀察

新工具不僅可幫助科學(xué)家發(fā)現(xiàn)新的超導(dǎo)氫化物，還可更容易地研究現(xiàn)有超導(dǎo)材料。新工具處于智能傳感器產(chǎn)業(yè)鏈中游環(huán)節(jié)。

智能傳感器在工業(yè)4.0時代扮演著十分重要的角色。隨著物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用推廣，智能傳感器在其中的應(yīng)用越來越廣泛。智能傳感器是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的最底層和最前沿，對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展有著十分重要的意義。從產(chǎn)業(yè)鏈來看，智能傳感器上游主要為設(shè)計、原材料以生產(chǎn)設(shè)備供應(yīng);中游為智能傳感器器件加工制造與封裝測試;下游是終端產(chǎn)品制造，其中以消費電子、工業(yè)控制、汽車電子、醫(yī)療電子等應(yīng)用領(lǐng)域為主。

宏觀市場觀察

全國智能傳感器產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模

中國的傳感器項目興起于上個世紀七八十年代，彼時傳感器多為固定性傳感器。2000年以來，中國傳感器的技術(shù)逐漸取得突破，隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)和大規(guī)模的集成電路制造技術(shù)在傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用，智能傳感器出現(xiàn)。2018年，中國的智能傳感器市場規(guī)模約為800億元。2022年，中國智能傳感器市場規(guī)模突破1200億元，年均復(fù)合增長率達8.2%。根據(jù)中國信通院數(shù)據(jù)，預(yù)計到2023年中國智能傳感器行業(yè)市場規(guī)模將達1308.3 億元。

智能傳感器在智能汽車、工業(yè)監(jiān)測、民用建筑等領(lǐng)域的需求潛力較大

智能傳感器作為現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的重要神經(jīng)觸角，是新技術(shù)革命和信息社會的重要技術(shù)基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、汽車、醫(yī)療、物聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)。從我國智能傳感器行業(yè)代表性企業(yè)產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域來看，目前，智能傳感器在汽車、工業(yè)監(jiān)測、民用建筑、消費電子、智能物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的市場需求潛力較大。

預(yù)計需求大幅增長，至2026年市場規(guī)模近800億美元

根據(jù)Allied Market Research的預(yù)測，2020-2027年，全球智能傳感器市場規(guī)模年均增速為14.3%，預(yù)計至2026年，全球智能傳感器市場規(guī)模接近800億美元。

中國智能傳感器技術(shù)賽道熱力圖

從我國智能傳感器企業(yè)注冊省市分布區(qū)域來看，智能傳感器行業(yè)企業(yè)主要分布在廣東地區(qū)，其次是在江蘇、浙江以及湖南地區(qū)，尤其是深圳市成為重點發(fā)展區(qū)域。這些城市群已投入大量政策、資金、環(huán)境和人才資源用于智能傳感器研發(fā)，成為潛在的智能傳感器技術(shù)發(fā)展中心。重點關(guān)注廣東省深圳市、湖南省長沙市等地的相關(guān)企業(yè)，以及這些地方對智能傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的投資環(huán)境和潛力市場。

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標簽： 傳感器 智能 氫化物 隨筆