电子芯片如何拥有嗅觉?最近,位于无锡传感设备产业园江苏锐科芯科技有限公司的集成式痕量传感器实验室传来消息:由李晓干教授团队研发的甲醛和氨气气体传感器完成原型产品试制,目前已有意向订单,今年年内将小批量生产。
从大连到无锡,1000公里,大连理工大学教授、博士生导师李晓干带着科研成果来到太湖之滨,出任江苏锐科芯科技有限公司总经理。“无锡是中国物联网之都,物联网产业规模日益壮大,加上完善的人才政策体系,让我对气体传感器产业在这里‘生根发芽’充满信心。”
气体传感器是一种检测一定范围内气体存在和浓度变化的感应装置,可实现对气体的种类及浓度变化进行精确的检测。随着人们环境保护意识的不断增强,在物联网和人工智能市场高速发展下,气体传感器在智能家居、可穿戴设备、智能移动终端等消费领域的应用突飞猛进。长期致力于半导体气敏材料与气体传感器的研究,李晓干在国际上率先创新采用中空二氧化钛作为半导体敏感元,在光调控下实现对室内甲醛的检测,填补了智能化高精度集成式气体传感器国内空白,引起国内外的关注。
在全球市场中,气体传感器生产企业主要集中在英国、日本、美国、德国等国家。“我国气体传感器市场中,中低端产品供应充足,但中高端产品依然较为缺乏,尤其是智能化、高精度的气体传感器产品难以满足市场需求。”李晓干介绍,国外产品目前普遍采用的是溶液电化学型的传感器,极易受到醇类及酮类气体交叉干扰影响,而他们团队研发的甲醛气体传感器类型为全固态,不仅抗干扰,灵敏度也更高,传感器的响应时间由1分钟以上级别降低到了1分钟以内,电源功耗降低到2毫安。“价格只有国外产品的三分之一,批量生产则成本更低。”目前,该项目已获得授权发明专利4项,申请发明、实用新型专利5项。
气体传感器行业属于技术及资金密集型行业,其产品研发及生产周期较长。去年新冠肺炎疫情期间,李晓干研发团队一度遇到实验室瓶颈:由于输出的电阻值过高,对传感器的灵敏度带来较大影响。为此,李晓干在大连理工大学的实验室内,和无锡的实验室科研人员每天进行视频开会、视频试验,两个实验室通过云端加紧项目推进、攻克难题。在无数次的反复试验后,最终通过改进材料配方,调整电路设计,成功降低了电阻值。
目前,锐科芯正在申请国家发明专利,逐渐形成10项以上国家发明专利和10-20项实用型专利技术为核心的专利技术池,形成完整的知识产权体系。面对气体传感器及其应用的“星辰大海”,李晓干说:“我们的最终目标是让所有的智能电子产品都装上我们研发的嗅觉传感器。”(荣倬翊)