業(yè)界動態(tài)

《中國制造2025》首個(gè)國家“智能專項(xiàng)”啟動國家財(cái)政支持助力實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國

最近，從工信部裝備司召開的“智能專項(xiàng)”項(xiàng)目任務(wù)書專家核查會議獲悉，我國《中國制造2025》公布后首個(gè)國家專項(xiàng)——“智能專項(xiàng)”已經(jīng)啟動。

“智能專項(xiàng)”分“智能制造標(biāo)準(zhǔn)制定”和“智能制造新模式”兩部分?！爸悄苤圃鞓?biāo)準(zhǔn)制定”的目標(biāo)是：到2020年，建立起較為完善的智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系。“智能制造新模式”將在“數(shù)控機(jī)床”、“電力裝備”、“新一代信息技術(shù)”、“節(jié)能和新能源汽車”、“農(nóng)業(yè)機(jī)械”、“先進(jìn)軌道交通設(shè)備”、“航空裝備”、“海洋工程和高技術(shù)船舶”等制造行業(yè)實(shí)施示范推廣。數(shù)控機(jī)床制造行業(yè)有：大連光洋科技集團(tuán)公司、寧波海天精工股份公司、新鄉(xiāng)日升數(shù)控軸承裝備有限公司、北京機(jī)電院有限公司、湖北三環(huán)鍛壓設(shè)備有限公司等13家企業(yè)項(xiàng)目入選“智能制造新模式”示范項(xiàng)目。據(jù)悉，對于智能制造示范項(xiàng)目國家將給予財(cái)政支持。

專家認(rèn)為,加快推進(jìn)智能制造是實(shí)施《中國制造2025》的主攻方向，對于推動中國實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國目標(biāo)具有重要意義。

打破國外壟斷，填補(bǔ)國內(nèi)空白，中國制造再添靚麗一筆核級水下高分辨率耐輻射攝像系統(tǒng)成功應(yīng)用核電基地

近期，由中科院光電技術(shù)研究所研發(fā)的核級水下高分辨率耐輻射攝像系統(tǒng)成功應(yīng)用于國內(nèi)各大核電基地，其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)在國內(nèi)外同類產(chǎn)品中處于領(lǐng)先地位，在市場應(yīng)用中打破國外壟斷，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。

該高分辨率耐輻射攝像系統(tǒng)IOE-CPR-M獨(dú)有輻射屏蔽技術(shù)，可以在5000Gy/h的劑量率條件下穩(wěn)定工作100小時(shí)，并且圖像輸出優(yōu)良。系統(tǒng)可以在水平方向360°連續(xù)旋轉(zhuǎn)，無監(jiān)視盲區(qū)。采用高性能圖像傳感器，分辨率可達(dá)200萬像素，同時(shí)可以輸出1080P高清視頻。在精密電機(jī)驅(qū)動下，該系統(tǒng)反應(yīng)靈敏，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，在任何速度下都可以保證捕捉到的畫面圖像無抖動現(xiàn)象。由于配置了特殊的水下動密封部件，可在水下100m工作，這是該系統(tǒng)所具備的最大優(yōu)勢。 由于以上技術(shù)特點(diǎn)使其足可媲美國外同類產(chǎn)品，在該領(lǐng)域真正實(shí)現(xiàn)“中國造”。

值得一提的是，該系統(tǒng)搭載的是光電所自主研發(fā)的視頻擾動處理和圖像測量技術(shù)，可以在高溫水下環(huán)境中進(jìn)行視頻檢測和圖像處理，得到高質(zhì)量視頻圖像及相關(guān)數(shù)據(jù)。

據(jù)悉，這套系統(tǒng)由光電所花費(fèi)兩年時(shí)間自主研發(fā)而成，專門服務(wù)于核環(huán)境，從2015年起，被廣泛應(yīng)用于我國核電基地。此前國內(nèi)核電基地水下監(jiān)測設(shè)備均采購國外產(chǎn)品。國家《核電中長期發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》提出目標(biāo)，到2020年我國在運(yùn)核電裝機(jī)達(dá)到5800萬千瓦，在建3000萬千瓦?？梢灶A(yù)見，伴隨核電繼續(xù)蓬勃發(fā)展的良好勢頭，該系統(tǒng)也將在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮更大作用。

金屬氧化物半導(dǎo)體材料的表面缺陷研究新思路世界上最靈敏的NO2傳感材料成中國研究亮點(diǎn)

最近，世界知名期刊Small以Communication形式發(fā)表了新疆理化技術(shù)研究所竇新存團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)研究成果，并被“Materials Views中國”作為亮點(diǎn)報(bào)道。

近年來，一系列理論及實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：金屬氧化物半導(dǎo)體材料的表面缺陷能夠提高其對NO2分子的吸附能力，同時(shí)也能夠高效地促進(jìn)電子從半導(dǎo)體的導(dǎo)帶轉(zhuǎn)移至NO2分子，從而有效地提高其檢測靈敏度，因此，通過對材料表面缺陷的調(diào)控實(shí)現(xiàn)對NO2的超靈敏檢測具有重要研究價(jià)值。

目前廣泛研究的表面缺陷類型為單電子氧空位缺陷（VO*），然而另一種坐落于SnO2表面的缺陷——超氧復(fù)合自由基（Sn4+-O2-*）卻未被引起足夠的重視。與VO*缺陷中心相比，電子在Sn4+-O2-*上理論上更容易與NO2分子發(fā)生作用從而增強(qiáng)靈敏度，原因在于電子坐落于吸附的O2分子上，遠(yuǎn)離SnO2晶格對其的束縛。然而，這種具有特殊結(jié)構(gòu)的缺陷與材料靈敏度的關(guān)系還未被研究過。

竇新存團(tuán)隊(duì)為了在材料表面引入這種缺陷，設(shè)計(jì)并構(gòu)建了熱力學(xué)不穩(wěn)定的制備條件，以極不穩(wěn)定的SnCl4作為原料，利用冰浴控制反應(yīng)溫度以阻止其激烈的水解反應(yīng)，再利用高溫高壓的水熱環(huán)境瞬間打破前驅(qū)體溶液的亞穩(wěn)態(tài)從而獲得缺陷?；谠摲椒軌虺晒Φ貙⒁氩牧媳砻妫眠@種材料制備的傳感器對ppb濃度量級的NO2具有超靈敏的傳感特性（對200 ppb的NO2響應(yīng)高達(dá)35350倍），可以稱得上是目前世界上最靈敏的NO2傳感材料。

此外，研究人員通過實(shí)驗(yàn)首次證明了材料表面Sn4+-O-*2數(shù)量的微小改變就能引起材料敏感性能的巨大變化?；谶@種材料的傳感器具有長期穩(wěn)定性，良好的重復(fù)性、選擇性，以及在紫外光下迅速恢復(fù)等一系列優(yōu)異的傳感特性，可為傳感器的工業(yè)化生產(chǎn)提供有力的保障。

突破技術(shù)瓶頸，面向海外市場我國首套150℃井下傳感器研發(fā)成功

日前，我國首個(gè)自主研發(fā)的150℃電泵井下傳感器樣機(jī)成功試機(jī)，該產(chǎn)品突破了125℃的技術(shù)瓶頸并且解決了高費(fèi)用問題。填補(bǔ)了國內(nèi)技術(shù)空白。

技術(shù)人員經(jīng)過一個(gè)月監(jiān)測，確認(rèn)此產(chǎn)品可以精確測量出電潛泵入口壓力、出口壓力、井液溫度、電機(jī)溫度、機(jī)組振動等7項(xiàng)參數(shù)。“獲取這些參數(shù)，就能及時(shí)掌握油井生產(chǎn)工況參數(shù)、分析油井生產(chǎn)狀態(tài)，幫助用戶優(yōu)化電潛泵井開采方案、提高采油效率?！贝髴c油田力神泵業(yè)技術(shù)研發(fā)中心電氣設(shè)計(jì)副主任韓繼強(qiáng)說。

韓繼強(qiáng)介紹，2014 年開始研發(fā)此產(chǎn)品，當(dāng)時(shí)國內(nèi)電泵井下傳感器大多是耐125℃，能否成功突破“125℃”成了研究的關(guān)鍵。技術(shù)人員通過對井下電源系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和信號調(diào)理單元、時(shí)序控制和數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制深入研究，形成150℃高溫環(huán)境下的多通道分時(shí)傳輸技術(shù)、具有自穩(wěn)定功能的井下儀器供電技術(shù)兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。去年，科研團(tuán)隊(duì)解決了時(shí)序控制電路傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案價(jià)格昂貴、井下電源靜態(tài)功耗高、國外相關(guān)高小器件出口限制等技術(shù)難題，終于成功完成突破。

大慶油田150℃電泵井下傳感器主要面向海外市場，一套設(shè)備比使用國外產(chǎn)品節(jié)省了5萬元，下一步，大慶油田將對150℃井下傳感器進(jìn)行規(guī)模推廣，逐步替代原有國外產(chǎn)品。

新型熒光探針高靈敏高選擇性檢測H2O2成功實(shí)現(xiàn)宮頸癌細(xì)胞線粒體靶向定位

最近，由蘭州化學(xué)物理研究所邵士俊帶領(lǐng)的一個(gè)研究組設(shè)計(jì)合成了一種具有線粒體靶向功能、優(yōu)良生物相容性以及OFF-ON型熒光響應(yīng)的H2O2熒光探針，成功實(shí)現(xiàn)了對細(xì)胞線粒體的靶向定位，以及對腫瘤細(xì)胞線粒體中外源和內(nèi)生H2O2的快速、高靈敏、特異性檢測與成像分析，有望改善當(dāng)前H2O2特異性檢測熒光探針十分匱乏的現(xiàn)狀。

研究人員以甲基苯硼酸頻哪酯基官能化的喹啉基團(tuán)為線粒體靶向定位和H2O2識別作用單元，以咔唑基團(tuán)為信號報(bào)告單元，所制成的探針能夠高靈敏、高選擇性地檢測H2O2，且響應(yīng)時(shí)間較短（<5min）、檢測限低（0.04μM）。結(jié)合激光共聚焦成像技術(shù)，該探針被成功應(yīng)用于人體宮頸癌細(xì)胞（HeLa）中H2O2的檢測。

該研究提供了一種新型的細(xì)胞線粒體靶向熒光探針分子設(shè)計(jì)方案，有望在與活性氧檢測相關(guān)的疾病預(yù)警、藥物研發(fā)和生物成像等領(lǐng)域得到應(yīng)用。

線粒體是細(xì)胞有氧呼吸和制造能量的主要場所，H2O2是一種重要的活性氧類物質(zhì)，主要產(chǎn)生于細(xì)胞線粒體有氧呼吸電子傳遞鏈。H2O2參與了生物體內(nèi)氧化還原和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，但H2O2在細(xì)胞內(nèi)過量積聚會引起生物體代謝紊亂，導(dǎo)致一系列疾病，如癌癥、糖尿病、帕金森癥等。具有選擇性識別作用的熒光探針與成像技術(shù)在生物活性物質(zhì)的實(shí)時(shí)-動態(tài)-可視化檢測等方面發(fā)揮著重要作用，被廣泛應(yīng)用于生物、醫(yī)療、臨床診斷等諸多領(lǐng)域。

ZnO納米顆粒摻雜技術(shù)研究新成果爆炸物氣氛快速識別有新招

近期，新疆理化技術(shù)研究所的一個(gè)研究小組在探究氣敏響應(yīng)快慢與材料的結(jié)構(gòu)和表面缺陷的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，采用過渡金屬摻雜的ZnO納米顆粒為敏感膜制成的氣體傳感器陣列對室溫下硝基爆炸物飽和蒸氣和兩種非制式爆炸物原料的蒸氣均表現(xiàn)出良好的響應(yīng)與區(qū)分能力，可以在13s內(nèi)將9.1 ppb的三硝基甲苯（TNT）和4.9 ppt的黑索金（RDX）從高濃度的結(jié)構(gòu)類似物，如12.5%的苯，3.85%的甲苯和394.7 ppm的硝基苯中很好地分辨出來。該傳感材料的響應(yīng)速度和大小可與目前世界上最靈敏的爆炸物氣氛傳感材料相媲美。

近年來的研究表明，金屬氧化物摻雜能夠提高材料對目標(biāo)分子的響應(yīng)大小，其原因歸結(jié)于表面缺陷的存在。然而，摻雜對氣敏材料響應(yīng)快慢的影響鮮有研究。所以，研究小組采用溶膠-凝膠法制備了富含表面缺陷的氧化鋅（ZnO）納米顆粒。通過電子順磁共振表征發(fā)現(xiàn)，納米顆粒的表面缺陷濃度與氣敏響應(yīng)大小存在重要聯(lián)系，證明單電子氧空位對氣敏性能起決定性作用。同時(shí)，過渡金屬摻雜使得ZnO納米顆粒中心的外部產(chǎn)生了一個(gè)局部電荷聚集層，能夠顯著縮短對爆炸物氣氛的響應(yīng)時(shí)間和回復(fù)時(shí)間。

據(jù)悉，該項(xiàng)目獲得了國家自然科學(xué)基金、中科院“百人計(jì)劃”等項(xiàng)目基金的資助，這是世界上首次通過摻雜將材料的結(jié)構(gòu)和響應(yīng)速度聯(lián)系起來，為傳感器的實(shí)用化提供有力的保障。

過渡金屬摻雜ZnO納米顆粒對爆炸物氣氛快速響應(yīng)

可以測量柔軟曲面表面壓力的柔性壓力傳感器

東京大學(xué)研究生院工程學(xué)研究科的染谷隆夫教授的研究小組2016年1月宣布，成功研發(fā)了一種可在柔軟曲面上（例如氣球）測量壓力的柔性傳感器，即便以80μm曲率半徑彎曲變形也不會受到影響，并計(jì)劃首先將其應(yīng)用于定量化觸診壓力的“數(shù)字觸診”等用途。

之所以能達(dá)到這種效果，是因?yàn)閴毫鞲衅骱穸葍H為3.4μm，幾乎不會受到彎曲變形的影響。壓力在 0～70Pa之間時(shí)，電阻值會發(fā)生兩位數(shù)變化，壓力在0～600Pa之間時(shí)，電阻值會發(fā)生6位數(shù)以上的變化。施加壓力時(shí)的響應(yīng)時(shí)間僅為20ms，解除壓力時(shí)為5ms。具有3000次以上的耐用性。

為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，研究小組進(jìn)行了兩點(diǎn)改進(jìn)。第一是將聚酰亞胺基板的厚度減小至約1μm；第二使用納米纖維制作超薄壓阻材料。在橡膠材料中摻入碳納米管和石墨烯，采用靜電紡絲法（Electro Spinning）制成納米纖維，將這種納米纖維束用作壓阻材料。施加壓力時(shí)，不僅納米纖維中的碳納米管和石墨烯的距離會靠近，而且納米纖維之間的粘附度也會提高，因此電阻值會降低。

研究小組將此次開發(fā)的壓力傳感器與有機(jī)晶體管的有源矩陣相結(jié)合，試制出了可在柔軟的曲面上測量壓力分布的多點(diǎn)壓力傳感器，并已證實(shí)，將其粘貼在氣球表面時(shí)，即便氣球大幅變形，也能高精度測量壓力分布。

基于該傳感器具有很高的響應(yīng)速度，研究小組將傳感器安裝在硅膠制成的人工血管的外壁上，測量人工心臟裝置產(chǎn)生的模擬動脈血流的流速。

目前研究人員正在著手于將傳感器投入實(shí)用量產(chǎn)，并需要解決一些難道，例如，要讓在橡膠材料中均勻摻入碳納米管和石墨烯的工藝支持量產(chǎn)。而且，目前使用的是需要高壓力的氣流粉碎（Jet Milling）法，需要降低這種方法的壓力。

能夠測量汗水中化學(xué)成分的傳感器

1月28日《自然》雜志介紹了美國加州大學(xué)伯克利分校Ali Javey團(tuán)隊(duì)研制的一種新型可穿戴傳感器，該設(shè)備可測量汗水中特定分子水平，通過識別汗水中有用的生物標(biāo)記物，獲得個(gè)人生理和健康的實(shí)時(shí)信息，促進(jìn)大規(guī)模實(shí)時(shí)生理和臨床研究。

人體汗液中含有豐富的生理和代謝信息，該傳感器可為在戶內(nèi)外長時(shí)間進(jìn)行體育運(yùn)動的人提供詳細(xì)的汗液分析，用于疾病診斷、藥物濫用檢測和運(yùn)動表現(xiàn)優(yōu)化。目前市場上的可穿戴傳感器可用來追蹤人的身體活動和生命體征，例如心跳等，但卻無法在分子水平上提供使用者的健康信息。

研究人員綜合以往可穿戴傳感器的先進(jìn)技術(shù)，如皮膚貼合度、塑料材質(zhì)傳感器和硅基電路，設(shè)計(jì)出一個(gè)柔性的、完全集成的無線排汗分析系統(tǒng)，可佩戴在額頭、手臂等身體部位。該傳感器可同時(shí)進(jìn)行多個(gè)汗液代謝物的測量，包括葡萄糖、乳酸和電解質(zhì)，如鉀和鈉離子，同時(shí)還可監(jiān)測皮膚溫度以校準(zhǔn)傳感器。