科学家发明新型机械传感器:靠声音驱动,可以节省数百万节电池

新型机械传感器的发明将为监控基础设施和医疗设备带来革命性的变化。传统的传感器需要持续供电,通常使用电池,而电池耗尽后需要立即更换,造成了巨大的浪费问题。根据欧盟的一项研究,到 2025 年,每天将有 7800 万块电池最终被丢弃。

瞻观前沿

新型机械传感器的发明将为监控基础设施和医疗设备带来革命性的变化。传统的传感器需要持续供电,通常使用电池,而电池耗尽后需要立即更换,造成了巨大的浪费问题。根据欧盟的一项研究,到 2025 年,每天将有 7800 万块电池最终被丢弃。

然而,由 Marc Serra-Garcia 和 ETH 地球物理学教授 Johan Robertsson 领导的研究人员开发的新型机械传感器现在可以解决这一问题。这种传感器纯粹机械工作,不需要外部能源,它利用声波中包含的振动能量。每当说出某个单词或产生特定的音调或噪音时,发出的声波会导致传感器振动,产生微小的电脉冲,从而打开已关闭的电子设备。目前,其创造者已为其发明申请了专利,并在《先进功能材料》杂志上介绍了其原理。

这种传感器甚至能够区分口语单词,如 " 三 " 和 " 四 "。由于 " 四 " 具有更多与传感器共振的声能,它会导致传感器振动,而 " 三 " 则不会。这意味着 " 四 " 这个词可以打开设备或触发进一步的进程。" 三 " 不会发生任何事情。较新的传感器版本应该能够区分多达十二个不同的单词。

新型机械传感器的发明将为环境和资源节约带来巨大的影响。通过消除对电池的依赖,可以减少大量的废弃物,并为监控基础设施和医疗设备节省大量成本。

声音传感器的原型比较大。图片来源:Astrid Robertsson / 苏黎世联邦理工学院)

技术价值观察

智能传感器是物联网技术的最底层和最前沿,对物联网产业发展有着十分重要的意义。从产业链来看,智能传感器上游主要为设计、原材料以生产设备供应 ;中游为智能传感器器件加工制造与封装测试 ; 下游是终端产品制造,其中以消费电子、工业控制、汽车电子、医疗电子等应用领域为主。

新型机械传感器就是所谓的超材料,其特殊属性来自其结构而不是所使用的材料。它纯粹由硅树脂组成,不含有毒重金属或任何稀土,与传统电子传感器不同。该新型机械传感器处于智能传感器产业链上游环节。

宏观市场观察

智能传感器主要应用场景包括智能手机、智能穿戴、智能汽车等。

根据国家标准 GB/T 33905.3-2017 对智能传感器的定义:智能传感器是具有与外部系统双向通信手段,用于发送测量、状态信息,接收和处理外部命令的传感器。

智能传感器是包含信息处理装置的传感器,传感器是智能传感器必不可少的组成部分。智能传感器主要应用场景包括智能手机、智能穿戴、智能汽车、智慧工业、智能家居等。

智能传感器行业上市公司智能传感器业务业绩对比

2021 年,我国智能传感器行业的上市公司中,传感器相关业务最高是歌尔股份,其精密零组件营业收入为 138.4 亿元,其次是高德红外,公司红外热成像仪及综合光电系统营业收入为 26.15 亿元。

智能传感器行业发展前景预测

根据 SDI 发布的《2022 年中国智能传感器十大园区报告》,中国智能传感器市场规模在近几年持续增长。从 2019 年的 783.9 亿元上升至 2021 年的 1020.4 亿元,2022 年预计将达 1191.8 亿元,2023 年预计将达 1425.4 亿元。政策的出台进一步明确了智能传感器产业发展的方向和路径。智能传感器作为物联网整个构架体系的核心,具有广阔的前景,预计到 2028 年,中国智能传感器市场规模有望达到 2400 亿元,年均复合增长率约为 14%。

中国智能传感器技术赛道热力图

根据前瞻产业热力图显示,目前智能传感器关键技术强相关的城市集群主要集中在西北、长三角和粤港澳大湾区,尤其是广东省成为重点发展区域。这些城市群已投入大量政策、资金、环境和人才资源用于智能传感器研发,成为潜在的智能传感器技术发展中心。根据热力图的分布,粤港澳大湾区有极大的可能性成为智能传感器技术的先导区域。重点关注广东省深圳市龙华区、广东省深圳市宝安区、陕西省西安市雁塔区等地的相关企业,以及这些地方对智能传感器产业发展的投资环境和潜力市场。

前瞻经济学人 APP 资讯组

更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国智能传感器行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》

同时前瞻产业研究院还提供产业大数据、产业研究报告、产业规划、园区规划、产业招商、产业图谱、智慧招商系统、行业地位证明、IPO 咨询 / 募投可研、IPO 工作底稿咨询等解决方案。在招股说明书、公司年度报告等任何公开信息披露中引用本篇文章内容,需要获取前瞻产业研究院的正规授权。

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