傳感新品

【西北工業大學：研發超親水性調節CNT電化學傳感器，監測活細胞釋放的H2O2！】

通過電化學技術動態、準確地監測細胞釋放的電活性信號生物分子在臨床應用中引起了極大的研究興趣。

西北工業大學 文丹通過離子液體(IL)的熱解來調節具有從疏水性到親水性，甚至到超親水性的梯度表面潤濕性的功能化碳納米管(fCNTs)，探索表面潤濕性對過氧化氫(H 2 O 2 )細胞分泌模型的電化學生物傳感性能的依賴性。超親水f-CNTs表現出對H 2 O 2 的增強電催化還原活性。這種超親水生物傳感平臺，其檢測下限比疏水生物傳感平臺降低了200倍(0.5 vs 100 μM)，靈敏度比疏水生物傳感器高出56倍(0.112 vs 0.002 μA μM cm -2 )。

研究要點

要點1. 作者報道了一種通過離子液體(IL)的一步熱解賦予碳納米管(CNT)疏水性到親水性甚至超親水性表面的方法。系統評價了親水性程度對過氧化氫(H 2 O 2 )電催化作用的影響。

要點2. 實驗結果表明，H 2 O 2 對超親水f-CNTs的電催化還原作用顯著增強，具有優異的電化學生物傳感性能。分子動力學(MD)模擬證實，更接近超親水表面的H2O2分子的累積數密度分布更大（0.20比0.37nm），與疏水表面相比，這將提供更快的擴散通道。

要點3. 這種超親水生物傳感平臺，其檢測下限比疏水生物傳感平臺降低了200倍(0.5 vs 100 μM)，靈敏度比疏水生物傳感器高出56倍(0.112 vs 0.002 μA μM cm -2 )。鑒于其優異的細胞相容性，超親水性f-CNTs被成功應用于測定HeLa細胞釋放的H 2 O 2 ，該細胞在30分鐘的實時監測測試后保持存活。

電極材料的表面親水性調節為實時監測活細胞釋放的H 2 O 2 提供了一種簡單的方法，并將為細胞水平上的其他電活性信號靶點提供新的見解。

研究圖文

圖1.（A）通過IL的熱解調節CNT的表面親水性。疏水性CNT（B，F）、疏水性F-CNT（C，G）、親水性F-CNTs（D，H）和超親水性F-CNTs（E，I）的SEM（B-E）和TEM（F-I）。（B-E）中的插入表示相應的接觸角圖像。

圖2.（A）IL(棕)、疏水性CNTs(黑)、疏水的f-CNTs(綠)、親水的f-CNT(橙)和超親水的f-CNTs(紅)的FT-IR。相應CNT的XPS寬掃描（B）、元素比例（C）、高分辨率C 1s（D）、N 1s（E）、XRD（F）和拉曼（G）光譜。

圖3.（A）疏水性CNT(黑)、疏水性f-CNT(綠)、親水性f-CNTs(橙)和超親水性fCNTs(紅)基電極在不存在(虛線)和存在(實線)1 mM H 2 O 2 的N 2 飽和的0.1 M PBS(pH 7.0)下的CV曲線，以及（B）在-0.2 V電壓和設定電位下的相應還原電流的直方圖。（C）疏水性f-CNTs(綠)和超親水性f-CNT(紅)表面上H 2 O 2 關于立方盒快照和二維分布及其（D）數量密度分布圖像的MD模擬。

圖4.（A）疏水性CNTs(黑)、疏水性f-CNTs(綠)、親水性f-CNT(橙)和超親水性f-CNTs(紅)基電極在N 2 飽和的0.1 M PBS(pH 7.0)下，在-0.2 V的外加電勢下加入不同濃度H 2 O 2 (0.5-1000μM)的i-t曲線，以及（B）相應的還原電流與H 2 O 2 濃度的線性關系。（C）可檢測下限和靈敏度的比較。（D）超親水f-CNTs基電極在N 2 飽和的0.1 M PBS(pH 7.0)中，在-0.2 V的外加電勢下，0.1 mM H 2 O 2 和1 mM NaCl、葡萄糖、DA、AA和UA的i-t曲線，以及（E）不同共存物質的相應還原電流的直方圖。（F）超親水性fCNTs基電極在0.1 mM H 2 O 2 的30天內還原電流的直方圖。

圖5.（A）HeLa細胞與不同濃度(0、2.5、5、10、25、50、100和200 μg mL -1 )的疏水性CNT(黑)、疏水性f-CNT(綠)、親水性f-CNTs(橙)和超親水性f-CNTs(紅)孵育48小時后的相對細胞活力，以及相對細胞活力與CNT親水程度之間的相關性。（B）在不使用和使用HeLa細胞的情況下，在-0.2 V的施加電勢下連續注射fMLP后，超親水性f-CNTs基電極的i-t曲線。（C）基于超親水性f-CNTs實時監測H 2 O 2 分泌前后的HeLa細胞活/死熒光圖像(綠色：活細胞；紅色：死細胞)。

傳感動態

【浙江寧波：智能傳感器如何撬動千億級產業集群】

近日，在寧波市“甬數未來”系列論壇暨智能傳感產業發展沙龍上，來自高校院所、行業協會及企業的代表，紛紛圍繞傳感器產業，為寧波制造發展建言獻策。

傳感器擁有大市場

如果把智能化產品比作“人”，那么傳感器就像眼睛、耳朵、皮膚等感覺器官，感知周圍環境，成為智能時代的“慧眼”，催生出巨大的智能傳感產業集群。

作為我國重要的智能傳感器生產制造基地之一，寧波產業優勢明顯，目前共有智能傳感相關企業1220家，布局了壓力傳感、電流傳感、位移傳感、氣體傳感等細分領域，初步形成了以高性能傳感器件、新一代物聯網系統、智慧水務、智能電表、智能安防設備等為主的智能傳感產業集群。

而寧波大學、中國科學院寧波材料所、大連理工大學寧波研究院、西北工業大學寧波研究院、甬江實驗室等多個先進智能傳感技術團隊及一批技術創新平臺的快速發展，為企業在智能傳感領域進行技術創新提供關鍵支撐，加速成果產業化進程。

從龍頭引領、產業擴面，再到產學研深度融合，寧波智能傳感產業已走出一條具有寧波特色的道路。

打造重點產業集群

在今年出臺的《寧波加快培育新賽道打造未來產業集群行動方案》中，寧波已明確要打造智能傳感重點產業集群，開展人工神經網絡、嵌入式算法等智能傳感器先進技術攻關，加快新型敏感材料、高性能微控制器、先進封裝工藝等研發與驗證，豐富智能傳感器在智能駕駛、智能機器人、智能穿戴設備等領域的應用推廣，重點推動向江北區、余姚市、前灣新區等地集聚發展。

扎根智能傳感領域多年的寧波柯力傳感科技股份有限公司董事長柯建東認為，寧波智能傳感產業基礎扎實，但要形成獨特的競爭力，需要進一步摸清家底，與國內其他城市差異化競爭，并結合本地的產業優勢，集中力量辦大事，在機器人、新能源汽車及大健康等新賽道上尋找新機遇。

如何在“風口”起舞

站在數字經濟高速發展的“風口”上，如何利用這個小支點撬動智能傳感千億級產業集群？在昨天的產業發展沙龍上，西北工業大學寧波研究院教授、寧波市光學微系統及應用技術重點實驗室主任虞益挺認為，要聚焦細分賽道，同樣也要注重平臺的建設。他表示，傳感器品類繁多，產業碎片化現象明顯，寧波需要瞄準細分賽道，通過建設國家級的技術創新中心，聯合各大平臺，持續做大做強。

“當前蘇州、無錫、武漢等智能傳感產業發展較好的城市，已初步形成設計、制造、封測、驗證、應用等一條龍的產業鏈發展體系。”虞益挺說，憑借完善的產學研體系，這些城市的競爭力持續增強。

在大連理工大學寧波研究院副院長王大志看來，寧波下游產業應用豐富，智能駕駛、智能家電、智能機器人等產業的發展都需要大量的智能傳感器。但在上下游產業的對接過程中，要以政府部門為牽引，形成產業鏈上下游協同合作的機制，合力壯大智能傳感器產業。

深圳市智能傳感行業協會執行會長姜勇認為，寧波需要通過項目的引進，逐步補齊在光電、3D視覺、多維力、慣性、熱導、MEMS等領域的短板。

【華潤微電子12英寸集成電路生產線明年投產】

作為深圳市重點招商引資企業，華潤微電子通過2021深圳全球招商大會簽約落戶寶安區。據悉，華潤微電子目前已開始啟動12英寸特色工藝集成電路生產線項目，預計12英寸芯片項目于明年投產。

華潤微電子是我國領先的具有產品設計、晶圓制造、封裝測試等全產業鏈一體化運營的綜合性半導體企業。2022年1月，華潤微電子在深圳寶安區設立集高端制造運營、投資孵化、科研創新、銷售一體化等職能為主的南方總部暨全球創新中心，并開始啟動12英寸特色工藝集成電路生產線項目。

據介紹，華潤微電子12英寸功率芯片生產線項目一期總投資220億元，總建筑面積23.8萬平米，建成后年產能48萬片。產品主要應用于汽車電子、新能源、工業控制、消費電子等領域。

該企業落地的寶安區，是深圳的工業大區，擁有制造業企業5.35萬家，超過全市的1/3，全市“20+8”戰新和未來產業集群中，寶安擁有“17+2”。先進制造業不斷聚集，將持續形成發展合力，不斷增強產業鏈安全性和韌性。

【地庫攝像頭被燒壞！激光雷達對CMOS有損傷，人眼會受影響嗎？】

近日，一條“激光雷達燒壞地庫攝像頭”的視頻在網絡傳播。視頻顯示，一輛搭載激光雷達的問界M7智駕版汽車經過后，攝像頭因拍到車頂的激光雷達，畫面在一番閃爍后呈現雪花狀，后續無法再正常使用。

據了解，激光雷達作為一種主動測距方式，通過發射激光束并探測回波信號，獲取目標的位置特征量。由于光速為已知量，根據飛行時間原理就可以得到從激光雷達到目標點的距離。同時，掃描模塊不斷將激光束偏轉至空間不同位置，從而實現對空間目標不同位置的測量獲得三維點云信息。

基于這種工作原理，有觀點認為，上述情況的出現或許是因為地庫攝像頭沒裝紅外濾光片（全稱為光學低通濾波器），所以被激光射壞了CCD感光元件。

“激光雷達發射的激光是有能量的，激光雷達功率大就會有傷害，而手機、相機的攝像頭（使用的）是CMOS傳感器，比較脆弱。”一位不愿具名的車企工作人員告訴《每日經濟新聞》記者，“但不是（激光雷達）掃到（攝像頭）就會瞎（壞），（激光雷達）正面持續對著攝像頭就會損壞。”

激光損壞攝像頭時有發生

事實上，激光照壞攝像頭的案例此前就有發生。2019年，一位攝影師在參加完國際消費電子展（CES）后，發現其索尼相機出現了一些問題。相機里從某張照片開始，其后拍攝的所有相片都在相同的位置出現了垂直的亮線。經過查看，攝影師發現第一張出現斑紋的照片是在展會現場為一輛自動駕駛汽車拍攝的圖片。

彼時的資料顯示，這輛自動駕駛汽車裝備了來自AEye公司的、處于人眼不可見波長區間的激光雷達。而使用該激光雷達的汽車廠商負責人并沒有否認激光雷達可能會對相機傳感器造成損壞，同時表示會為攝影師購買新的相機。

在隨后的2021年7月，索尼公司在官網上發布文章，警告激光束可能會損壞設備內的圖像傳感器并造成相機故障。索尼官方不僅提醒避免將鏡頭暴露在存在激光的活動場所中，還建議在不使用相機時蓋好鏡頭蓋。

圖片來源：索尼官網

除此之外，也有網友稱自己在拍攝蔚來新車ES7時，小米12S Ultra的相機受到了損壞，拍攝出的畫面中出現了多條水平綠線；另有網友在社交媒體上稱，其在夜拍蔚來ET5和銀河時，發現拍出來的照片有兩個很亮但看不到的星點，發現是手機攝像頭被激光雷達照壞了。

這類情況還出現在生活中。例如，2017年，《皮膚科醫生》的一篇案例報告顯示，一名醫生使用激光器去除患者紋身時，計劃使用iPhone 7記錄下操作過程。用于錄制視頻的手機放置在距離患者手部約60厘米的地方，并開啟視頻錄制。當醫生使用532nm的激光照射患者紋身位置時，iPhone所錄制的畫面中突然出現大量的綠色斑點，隨后拍攝的所有圖片和視頻，都會在固定的位置出現這些斑點。據了解，這臺iPhone 7的圖像傳感器，被皮膚反射回來的綠光摧毀了。

激光雷達對CMOS傳感器輻照損傷有影響

根據激光雷達的工作原理，其光束強度和波長都會對物體的作用產生影響，而光束的功率和波長被認為是探尋激光對攝像頭CMOS傳感器帶來輻照損傷機制和影響因素時需要考慮的兩個因素。

一篇名為《復合激光損傷CMOS圖像傳感器實驗研究》的文章指出，激光波長對CMOS傳感器的輻照損傷產生顯著影響，波長為532nm的激光輻照引起的損傷最為顯著，而波長為1550nm的激光輻照引起的損傷相對較小。

此外，上述實驗研究發現，激光功率對CMOS傳感器的輻照損傷程度有非常顯著的影響，功率越高，對傳感器的損傷也越明顯；同時輻照時間也對損傷程度產生影響。較短時間的激光輻照會對傳感器產生暫時性損傷，而較長時間的輻照則會對傳感器產生更為嚴重和持久的損傷。

在這樣的背景下，激光雷達企業通過鏡頭光圈大小的調整，以及鏡頭和濾光片的鍍膜等措施，來減少對CMOS傳感器等光敏元件的干擾和損害。“采用在濾鏡上面鍍反射膜，能將激光的能量反射一部分，達到減小入射激光能量的強度。”有激光雷達企業的工作人員曾告訴記者。

圖片來源：每日經濟新聞 資料圖

此外，不少攝像頭企業也在鏡頭的前部加上紅外濾光片，用于阻擋紅外光線的進入。有攝像頭企業在其產品介紹中稱，紅外濾光片可以過濾掉紅外線光線，防止紅外線光線對光學器件和圖像傳感器產生損害。紅外線光線容易導致光學器件表面產生熱量，從而影響機器視覺等應用中的成像質量和清晰度。使用紅外濾光片可以將這種干擾降到最小，保護光學器件和圖像傳感器。

據了解，在攝像頭上安裝紅外濾光片還可以提升圖像質量和清晰度。如果不使用紅外濾光片，攝像頭將會在成像同時感應到可見光和紅外線光線，這就會導致圖像失真，影響成像質量和清晰度。而使用紅外濾光片可以有效過濾掉紅外線光線，只讓可見光進入，從而提升圖像質量和清晰度。

不應長時間注視車載激光雷達

除攝像頭之外，業界對于激光雷達對人眼的影響也十分關注。“激光安全如果得不到嚴格控制，會給用戶帶來很嚴重的安全隱患。”《激光產品人眼安全白皮書》就曾提到，“近紅外激光器的應用正快速增長，由于發射的激光對人眼不可見，用戶對激光輻射的位置、強度以及風險并不知情。”

據悉，激光對人眼的損傷過程主要有熱損傷、光化學損傷和電離損傷等。眼球其實也是光學系統，它由不同的屈光介質（晶狀體、房水、玻璃體等）和光感受器組成，將入射光匯聚到視網膜上。

美國輻射防護協會公布的數據顯示，180nm~315nm波長的紫外光和3000nm~1mm波長的遠紅外光只能到達角膜；315nm~400nm波長的紫外光和1400nm~3000nm波長的中紅外光可以照射到角膜和房水，但不能穿過晶狀體；400nm~1400nm波長的可見光和近紅外光可以穿透角膜、房水和晶狀體，照射到視網膜。

公開資料顯示，目前市面上激光雷達主流的兩種激光光源波長分別為905nm和1550nm，像理想汽車產品所搭載的禾賽AT128激光雷達，其波長為905nm；蔚來選用的圖達通獵鷹，其波長則為1550nm。

圖片來源：禾賽科技官網

對比之下，通常人眼可見光波長范圍為380nm~760nm，這也意味著1550nm波段距離可見光光譜更遠，不僅肉眼不可見，同時大部分光會在到達視網膜之前被眼球的晶狀體與角膜吸收，這一高安全閾值的存在讓車企可以進一步拉高功率，以求獲得更好的識別效果。

而905nm波段的激光距離可見光光譜更近，也不易被吸收，但激光會聚焦在視網膜上。上述不愿具名的車企工作人員告訴記者，為符合人眼安全的要求，905nm波段的激光雷達對功率的限制更加嚴格。

據悉，國際電工委員會標準（IEC 60825-1）依據激光產品的波長、最大輸出激光功率或能量將激光產品分為幾個大的安全等級——1類，1M類，2類，2M類，3R類，3B類，4類。其中，數字越大意味著功率越高，也意味著更容易傷害人眼。

蘇州大學附屬第一醫院眼科主任醫師姚靜艷表示：“1類激光指在任何條件下，眼睛都不會受到有危害的光學輻射；3類激光及以上的類別，在直視激光光束時會對眼睛造成危害；4類激光可用于切割等機械加工，使用不慎可引起火災。”

記者查閱多家激光雷達企業的相關產品手冊發現，當前車載激光雷達的安全等級都是CLASS 1。理論上來看，這些激光雷達對于人眼來說都有足夠的安全性。不過，即便如此，多數業內人士仍建議，不應長時間注視車載激光雷達。

審核編輯 黃宇