作為全球最大的工業(yè)制造大國，中國擁有全球最大的傳感器應(yīng)用市場，但國產(chǎn)傳感器產(chǎn)業(yè)卻并不強(qiáng)大——甚至十分弱小，卡脖子現(xiàn)象隨處可見。

以氣體傳感器為例，據(jù)此前Yole Group的多份報(bào)告顯示，在全球氣體傳感器市場份額中，中國主要?dú)怏w傳感器廠商僅占有不到10%的市場份額，其余90%市場份額均為國外傳感器企業(yè)，因此每年在汽車、工業(yè)等中高端領(lǐng)域有大量氣體傳感器需要進(jìn)口。

資料顯示，世界上第一只半導(dǎo)體傳感器誕生于20世紀(jì)初的英國，20世紀(jì)50年代半導(dǎo)體傳感器技術(shù)傳入日本，1968年5月，日本費(fèi)加羅技術(shù)研究的創(chuàng)始人田口尚義發(fā)明了半導(dǎo)體式氣體傳感器。此后，歐洲人發(fā)現(xiàn)氣體半導(dǎo)體傳感器的不足，研究出催化傳感器和電化學(xué)傳感器。我國直到70年代才有相關(guān)氣體傳感器理論傳入，80年代開始研發(fā)國產(chǎn)氣體傳感器，當(dāng)時(shí)制造生產(chǎn)技術(shù)主要來自德國。

為突破傳感器技術(shù)卡脖子難題，部分國內(nèi)氣體傳感器公司選擇彎道超車——利用更新的材料工藝開發(fā)技術(shù)指標(biāo)更優(yōu)異的氣體傳感器，在Sensor Shenzhen 2025上，記者采訪了湖南星碩傳感科技有限公司董事長艾亮東，星碩傳感的碳基氣體傳感器技術(shù)是北大院士團(tuán)隊(duì)二十多年的研究成果轉(zhuǎn)化，填補(bǔ)國內(nèi)高端氣體傳感器空白，同時(shí)，我們從星碩傳感身上將能窺視國產(chǎn)氣體傳感器初創(chuàng)企業(yè)的發(fā)展情況和產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀。

專家檔案

湖南星碩傳感科技有限公司董事長艾亮東

北大院士團(tuán)隊(duì)20多年研究成果轉(zhuǎn)化，自研全球最靈敏氫氣傳感器，國產(chǎn)氣體傳感器突破多項(xiàng)卡脖子技術(shù)！

星碩傳感正式成立于2022年，其項(xiàng)目立項(xiàng)最早于2018年開始，2020年正式與北京大學(xué)電子系和納米器件物理與化學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等建立合作，2022年開始在湖南省平江縣城建立生產(chǎn)基地，在長沙建立星碩創(chuàng)新研究院，目前星碩傳感主要致力于氣體傳感器及智能模組、智能硬件、相關(guān)算法及軟件平臺(tái)的研發(fā)、生產(chǎn)與銷售。

星碩傳感氣體傳感器技術(shù)有多項(xiàng)亮點(diǎn)，其中最引人關(guān)注的，是其碳基氣體傳感器技術(shù)——這是中國及全球首創(chuàng)的新型氣體傳感器，星碩傳感碳基氣體傳感器是北京大學(xué)彭練矛院士團(tuán)隊(duì)潛心研究二十多年基礎(chǔ)上進(jìn)行商業(yè)轉(zhuǎn)化的第一個(gè)項(xiàng)目。

彭練矛為中國科學(xué)院院士，現(xiàn)任北京大學(xué)電子學(xué)院院長，北京元芯碳基集成電路研究院院長，湖南先進(jìn)傳感與信息技術(shù)創(chuàng)新研究院院長。彭練矛院士長期從事碳基電子學(xué)領(lǐng)域的研究，做出一系列基礎(chǔ)性和開拓性貢獻(xiàn)，四次擔(dān)任國家“973計(jì)劃”、重大科學(xué)研究計(jì)劃和重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目首席科學(xué)家。

以彭練矛院士為核心，其團(tuán)隊(duì)發(fā)展出一整套碳納米管CMOS集成電路和光電器件的無摻雜制備新技術(shù)，相關(guān)創(chuàng)新成果極大推進(jìn)了碳基集成電路的競爭力和實(shí)用化發(fā)展。

碳基晶圓是一種新型的半導(dǎo)體材料，它是以碳元素為基礎(chǔ)的單質(zhì)或化合物。相比于傳統(tǒng)的硅基半導(dǎo)體，碳基半導(dǎo)體具有更高的電子遷移率，更低的能耗和更優(yōu)異的高頻特性，因此在未來的電子器件和集成電路領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。

▲彭練矛院士

彼時(shí)，星碩傳感創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)留意到國內(nèi)氣體傳感器的卡脖子情況，認(rèn)為國產(chǎn)替代市場空間廣闊，而彭練矛院士亦有意將多年來在碳基芯片領(lǐng)域的研究成果進(jìn)行產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化，雙方經(jīng)過接觸后很快就達(dá)成了合作。

據(jù)星碩傳感董事長艾亮東介紹：

“其實(shí)我們跟彭練矛院士團(tuán)隊(duì)合作，成立星碩傳感，當(dāng)時(shí)是本著解決國內(nèi)氣體傳感器卡脖子現(xiàn)狀的這樣一種想法，推進(jìn)我們國產(chǎn)氣體傳感器在全球高端市場這一塊的應(yīng)用。彭練矛院士團(tuán)隊(duì)在碳基相關(guān)的研究，已經(jīng)有二十多年歷史。這個(gè)碳基芯片技術(shù)如何去進(jìn)行應(yīng)用，也就是我們目前所講的換賽道超車，如何在現(xiàn)有的這種硅基芯片的基礎(chǔ)之上，用碳納米管這樣的一種技術(shù)去進(jìn)行更高性能的芯片的開發(fā)。碳納米管這個(gè)技術(shù)用在我們傳感器領(lǐng)域，有高靈敏，長期穩(wěn)定性、抗干擾以及微型化等優(yōu)勢，這種技術(shù)在國際上都是處于領(lǐng)先地位的?！?br />

▲碳基芯片晶圓

基于碳基芯片技術(shù)研發(fā)的氣體傳感器有多領(lǐng)先？艾亮東稱目前公司與院士團(tuán)隊(duì)合作研發(fā)的高靈敏碳納米晶體管氫氣傳感器探測限可以達(dá)到ppb級別超低檢測限，屬于全球已報(bào)道最高端的氫氣傳感器產(chǎn)品。

當(dāng)前，基于碳納米晶體管的高端氣體傳感器，已經(jīng)是星碩傳感的四大核心技術(shù)之一：


基于單壁碳納米管陣列與柵極調(diào)控結(jié)構(gòu)的氣體傳感器，通過化學(xué)氣相沉積和自組裝技術(shù)構(gòu)建高密度肖特基結(jié)陣列，利用功函數(shù)調(diào)制效應(yīng)增強(qiáng)氣體吸附靈敏度。研發(fā)中采用原子層沉積功能化修飾表面，結(jié)合MOSFET柵壓動(dòng)態(tài)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)ppb級H2、NO?、NH?等氣體特異性識別，響應(yīng)時(shí)間<1秒。集成溫度/濕度補(bǔ)償算法與微型加熱模塊，消除環(huán)境干擾，檢測下限達(dá)0.1ppm，選擇性較傳統(tǒng)傳感器提升8倍，功耗低于5mW，適用于智慧城市空氣質(zhì)量網(wǎng)格化監(jiān)測與工業(yè)泄漏預(yù)警系統(tǒng)。

據(jù)艾亮東介紹，憑借全球領(lǐng)先的高達(dá)ppb級別的超低檢測限，目前碳基氣體傳感器主要應(yīng)用于高端特殊場景中對氣體的檢測，如航空航天、高壓電網(wǎng)、鋰電熱失控等。

譬如高壓電網(wǎng)中，變壓器是電力系統(tǒng)中不可或缺的重要電氣設(shè)備之一，絕緣油在變壓器中起到絕緣和冷卻的作用，變壓器故障早期，絕緣油會(huì)產(chǎn)生多種氣體，其中氫氣是最早產(chǎn)生和最易擴(kuò)散的一種氣體，因此高靈敏度的氫氣傳感器在變壓器中能夠通過檢測氫氣濃度來預(yù)知早期故障，當(dāng)前電力系統(tǒng)中，氣體傳感器幾乎被進(jìn)口產(chǎn)品壟斷，星碩傳感碳基氫氣傳感器有望實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代。

艾亮東透露，星碩傳感碳基氣體傳感器在電力設(shè)備、鋰電熱失控等領(lǐng)域的應(yīng)用，有望在今年下半年開始逐步實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)：

“目前來講，我們在油中氫（變壓器絕緣油氫氣檢測）、鋰電熱失控、還有航空航天相關(guān)的對氣體需要高精度檢測的這種應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)，已經(jīng)取得了很大的突破，也取得了不少的發(fā)明專利。在電力領(lǐng)域，已經(jīng)同電器檢測的頭部企業(yè)達(dá)成合作，正在進(jìn)行樣品的測試，主要是算法的優(yōu)化和微調(diào)，預(yù)計(jì)2025年下半年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。在鋰電熱失控方面的應(yīng)用，也同國內(nèi)電池頭部企業(yè)合作，正在進(jìn)行測試（鑒于車規(guī)級測試認(rèn)證流程較長），預(yù)計(jì)2026年達(dá)成商用。”

▲油中氫碳基氫氣傳感器模組

三條技術(shù)路線，四大自研核心技術(shù)，突破技術(shù)封鎖，進(jìn)行氣體傳感器國產(chǎn)替代的底氣！

除來自彭練矛院士團(tuán)隊(duì)研究成果轉(zhuǎn)化的碳基氣體傳感器外，星碩傳感還有擁有片式半導(dǎo)體氣體傳感器、激光式氣體傳感器等技術(shù)路線，三種不同技術(shù)路線的氣體傳感器覆蓋工業(yè)監(jiān)測、智慧城市、車載應(yīng)用、智能家居等場景的應(yīng)用。

片式半導(dǎo)體氣體傳感器方面，有甲烷、丙烷、VOC等多種氣體傳感器，主要應(yīng)用于智能家居、消費(fèi)電子等應(yīng)用場景。

激光氣體傳感器方面，采用激光技術(shù)實(shí)現(xiàn)高精度的氣體檢測，適用于復(fù)雜環(huán)境下的氣體監(jiān)測，尤其是工業(yè)、礦井甲烷濃度監(jiān)控、管道燃?xì)庑孤╊A(yù)警等場景。

在這些氣體傳感器技術(shù)上，星碩傳感進(jìn)行了多項(xiàng)技術(shù)的自研，打破國外相關(guān)技術(shù)封鎖。

自研片式半導(dǎo)體芯片敏感材料及工藝研發(fā)

傳感器技術(shù)的進(jìn)步，關(guān)鍵在于敏感材料的研發(fā)，星碩傳感片式半導(dǎo)體氣體傳感器芯片采用自研的獨(dú)特敏感材料，該敏感材料對特征氣體具有優(yōu)良特異性，極大提高了氣體傳感器的靈敏度和響應(yīng)時(shí)間，使氣體傳感器檢測性能達(dá)到了國際高端水平。

同時(shí)，星碩傳感獨(dú)創(chuàng)“厚膜微覆”工藝，通過該技術(shù)將敏感材料更加均勻的微覆在貴金屬的電極上，能夠極大提高傳感器的穩(wěn)定性和可靠性。

自研片式半導(dǎo)體自動(dòng)化封裝設(shè)備與測試系統(tǒng)，突破國外對先進(jìn)封裝測試裝備的技術(shù)封鎖

除芯片技術(shù)、敏感材料的自研外，星碩傳感亦對傳感器的封裝測試投入大量研發(fā)資源，據(jù)艾亮東透露，星碩傳感已建設(shè)了兩條半自動(dòng)化和一條全自動(dòng)化的封裝測試產(chǎn)線，在封裝材料、生產(chǎn)工藝、自動(dòng)化設(shè)備上進(jìn)行了多項(xiàng)跨學(xué)科研究，相關(guān)產(chǎn)線建設(shè)技術(shù)研發(fā)產(chǎn)生并申報(bào)的發(fā)明專利已有20+項(xiàng)，其中已有8項(xiàng)發(fā)明專利獲得國家授權(quán)。產(chǎn)線生產(chǎn)的半導(dǎo)體傳感器在一致性、穩(wěn)定性、可靠性、選擇性等方面已能媲美國外同類產(chǎn)品，具有完全的可替代性：

自主研發(fā)的片式半導(dǎo)體自動(dòng)化封裝設(shè)備采用多軸聯(lián)動(dòng)精密控制與自適應(yīng)動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)±1μm級封裝精度，支持微型元件、鉑鎢材料及異質(zhì)集成焊接與封裝，集成新型導(dǎo)熱界面材料提升焊接結(jié)合性能，整機(jī)配備高柔性機(jī)械臂、機(jī)器視覺定位及智能物流模塊，構(gòu)建少人化產(chǎn)線，封裝效率達(dá)960UPH。

配套測試系統(tǒng)搭載多維度信號采集模塊，兼容數(shù)字/模擬/全參數(shù)檢測，通過AI驅(qū)動(dòng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)封裝缺陷智能診斷與工藝參數(shù)自優(yōu)化。測試吞吐量提升60%，良率超99.95%，突破國外對先進(jìn)封裝測試裝備的技術(shù)封鎖。

值得關(guān)注的是，星碩傳感的自動(dòng)封測線具有可拓展性，可推廣到全行業(yè)；比如，部分設(shè)備經(jīng)改造，可應(yīng)用于光伏器件產(chǎn)品生產(chǎn)。

優(yōu)化高端氣體傳感器算法性能設(shè)計(jì)

除碳基芯片技術(shù)、敏感材料、封裝測試產(chǎn)線等硬件設(shè)備的研發(fā)投入外，在氣體傳感器算法方面，星碩傳感器也取得了大量的自研成果，其傳感器算法具備抗干擾、自校正、高精度等特點(diǎn)，同時(shí)對激光、CMOS等多種傳感技術(shù)進(jìn)行了兼容，為后續(xù)研發(fā)更多敏感機(jī)理的氣體傳感器奠定基礎(chǔ)：

高端氣體傳感器性能優(yōu)化算法基于多源數(shù)據(jù)融合與遷移學(xué)習(xí)框架，結(jié)合動(dòng)態(tài)溫度補(bǔ)償、自適應(yīng)噪聲抑制及非線性信號校正技術(shù)，突破傳統(tǒng)單模態(tài)分析局限。通過深度學(xué)習(xí)模型提取氣體濃度-響應(yīng)特征關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)ppb級檢測靈敏度與多組分交叉抗干擾；集成動(dòng)態(tài)基線校正、漂移補(bǔ)償及環(huán)境參數(shù)耦合分析模塊，使長期穩(wěn)定性提升50%，響應(yīng)時(shí)間縮短至3秒內(nèi)。算法兼容激光、CMOS等主流傳感原理，支持工業(yè)安全與環(huán)境監(jiān)測場景下的高精度、低功耗實(shí)時(shí)檢測需求。

可以看到，圍繞片式半導(dǎo)體、激光、碳基三大技術(shù)路線，通過自研片式半導(dǎo)體芯片敏感材料及工藝研發(fā)、自研片式半導(dǎo)體自動(dòng)化封裝設(shè)備與測試系統(tǒng)研發(fā)、高端氣體傳感器性能優(yōu)化算法設(shè)計(jì)、碳納米晶體管技術(shù)轉(zhuǎn)化四大核心技術(shù)，星碩傳感構(gòu)建了自己的技術(shù)護(hù)城河，也是星碩傳感與國內(nèi)外氣體傳感器企業(yè)同臺(tái)競爭，進(jìn)行國產(chǎn)替代的底氣所在。

氣體傳感器產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀如何？哪些氣體傳感器領(lǐng)域?qū)⒂休^大發(fā)展機(jī)遇？內(nèi)卷加劇？國產(chǎn)氣體傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨這些困難！

從產(chǎn)業(yè)宏觀數(shù)據(jù)看，貝哲斯咨詢測算2024年全球氣體傳感器市場規(guī)模為17.2億美元?。預(yù)計(jì)2025-2029年復(fù)合年增長率（CAGR）為8.6%-8.81%?。據(jù)此前 Yole Group 發(fā)布的《Gas and Particle sensors 2024》預(yù)計(jì)， 2023 年至 2029 年，氣體和顆粒物傳感器市場的增長率分別為8%和10%，到2029 年將達(dá)到 28 億美元的總市場規(guī)模。

可見，隨著人們對健康和環(huán)境認(rèn)識的提升，氣體傳感器的全球市場增長十分可觀。艾亮東認(rèn)為，未來在消防安全監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)過程控制、智能家居、醫(yī)療健康等方面，氣體傳感器將會(huì)有較大的增長空間。

以氣體傳感器為核心，星碩傳感已形成了城市綜合管廊傳感器應(yīng)用解決方案、新能源傳感器應(yīng)用解決方案、工業(yè)&礦井傳感器應(yīng)用解決方案、智能家居應(yīng)用解決方案等多個(gè)行業(yè)應(yīng)用方案，形成氣體測控設(shè)備、城市生命線等多條業(yè)務(wù)線。


圍繞未來人們對氣體傳感器需求的增長，艾亮東透露未來星碩傳感的部分研發(fā)布局：

??1、智能氣體傳感器?：小型化、低功耗智能技術(shù)是機(jī)器人傳感器的核心，適用于檢測CO?、VOCs、可燃?xì)怏w等； 2、?多模態(tài)傳感器融合?：氣體數(shù)據(jù)可能與溫濕度、壓力傳感器結(jié)合，提升環(huán)境感知精度； 3、AI算法優(yōu)化?：通過機(jī)器學(xué)習(xí)提升氣體識別能力，例如呼吸分析（如丙酮檢測輔助糖尿病篩查）。

艾亮東亦透露，星碩傳感將加大布局海外事業(yè)，積極開拓國外市場，讓中國氣體傳感器走出國門，贏得市場。

星碩傳感作為中國氣體傳感器產(chǎn)業(yè)新興企業(yè)，艾亮東認(rèn)為我國氣體傳感器產(chǎn)業(yè)已在原材料供應(yīng)、設(shè)備制造、產(chǎn)品銷售和服務(wù)等環(huán)節(jié)形成較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈，行業(yè)也涌現(xiàn)了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)和核心技術(shù)的優(yōu)秀企業(yè)，產(chǎn)業(yè)總體上快速發(fā)展，但仍存在不少困難：


1、中高端氣體傳感器依賴進(jìn)口，如前文所述，我國氣體傳感器研發(fā)開始于上世紀(jì)80年代，起步落后于歐美日先進(jìn)國家，造成目前國內(nèi)企業(yè)在高端氣體傳感器技術(shù)方面與國際領(lǐng)先企業(yè)相比仍存在一定差距。部分企業(yè)，如星碩傳感等使用碳基芯片等新敏感材料、技術(shù)實(shí)現(xiàn)彎道超車，但產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用仍需要時(shí)間。


2、氣體傳感器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范尚不完善，影響行業(yè)的健康發(fā)展。


3、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)應(yīng)用對氣體傳感器提出了更高的要求，隨著人們環(huán)境、健康意識的提升，促進(jìn)了人們在更多的環(huán)境下使用氣體傳感器的需求，如何與人工智能等新技術(shù)結(jié)合，以滿足更多復(fù)雜和精細(xì)化的應(yīng)用需求，擴(kuò)展氣體傳感器的應(yīng)用場景，將是整個(gè)行業(yè)需要面臨的難題。

4、行業(yè)內(nèi)卷造成無序發(fā)展，一定程度影響行業(yè)發(fā)展。

內(nèi)卷競爭是社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)之一，國家亦出臺(tái)多項(xiàng)政策反對內(nèi)卷競爭。艾亮東指出，在國內(nèi)氣體傳感器產(chǎn)業(yè)，內(nèi)卷競爭也同樣存在，通過低價(jià)、低利潤的內(nèi)卷競爭，將影響氣體傳感器行業(yè)研究體系的健康發(fā)展，難以研發(fā)高端氣體傳感器，從而降低國產(chǎn)氣體傳感器的競爭力。

這里，艾亮東提到了星碩傳感的兩條破局之路，或許可以為行業(yè)提供參考。

提高生產(chǎn)效率、規(guī)模化產(chǎn)品降低生產(chǎn)成本

星碩傳感擁有半導(dǎo)體氣體傳感器、激光氣體傳感器、碳基氣體傳感器等多條業(yè)務(wù)線，其中半導(dǎo)體、激光等氣體傳感器主流技術(shù)廣泛應(yīng)用，具備通過規(guī)模化生產(chǎn)逐漸降低生產(chǎn)成本的空間，讓企業(yè)有更多的空間通過價(jià)格競爭來爭奪市場份額。

因此，如上文所述，星碩傳感致力于氣體傳感器自動(dòng)化封測生產(chǎn)線的建設(shè)，通過智能化、自動(dòng)化的生產(chǎn)線提高星碩傳感的生產(chǎn)效率，從而降低成本，留出足夠的利潤空間，為中高端傳感器產(chǎn)品的研發(fā)做鋪墊。
提高產(chǎn)品差異化和技術(shù)優(yōu)勢

技術(shù)優(yōu)勢方面，碳基氣體傳感器是前沿傳感技術(shù)，是星碩傳感的高端王牌技術(shù)，在靈敏度、穩(wěn)定性、響應(yīng)速度等方面達(dá)到了國際領(lǐng)先水平，星碩傳感將與院士團(tuán)隊(duì)持續(xù)合作，推動(dòng)碳基氣體傳感器的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

此外，在半導(dǎo)體氣體傳感器、激光氣體傳感器領(lǐng)域，星碩傳感已通過研發(fā)新型敏感材料和優(yōu)化制造工藝，推出了具有高穩(wěn)定性和一致性的片式金屬半導(dǎo)體氣體傳感器，通過產(chǎn)品差異化提高產(chǎn)品的市場競爭力。

內(nèi)卷式競爭在中國氣體傳感器產(chǎn)業(yè)同樣存在，尤其是在中低端氣體傳感器領(lǐng)域內(nèi)卷更加激烈，主流產(chǎn)品的市場競爭不可避免，通過構(gòu)建自動(dòng)化產(chǎn)線提升主流傳感器產(chǎn)品的生產(chǎn)效率從而降本增益，而在中高端傳感器產(chǎn)品，星碩傳感期望通過研發(fā)投入提高產(chǎn)品差異化和技術(shù)優(yōu)勢，構(gòu)筑護(hù)城河，最終實(shí)現(xiàn)利潤、產(chǎn)品、研發(fā)的良性循環(huán)。

AI在這些方面提升氣體傳感器企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)的效率！機(jī)器人中的氣體傳感器市場機(jī)遇與困難并存


AI的快速發(fā)展，加速了許多行業(yè)的迭代速度，傳感器作為高科技的代表之一，AI的發(fā)展已在行業(yè)中產(chǎn)生了較大反響。


據(jù)艾亮東介紹，星碩傳感除了在流程管理、測試管理等工作中接入Deepseek等AI大模型工具提升效率外，更看中這些AI工具對氣體傳感器產(chǎn)業(yè)研發(fā)效率的提升，這里，艾亮東提到了星碩傳感目前在氣體傳感器研發(fā)中已引入的AI應(yīng)用：

AI輔助材料設(shè)計(jì)，AI大模型基于大量的材料數(shù)據(jù)，通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法預(yù)測材料的性能，幫助研究人員快速篩選出具有潛在氣體敏感特性的新型材料。例如，利用AI分析材料的晶體結(jié)構(gòu)、電子性質(zhì)等與氣體吸附和響應(yīng)相關(guān)的特性，預(yù)測哪些材料組合可能對特定氣體具有高靈敏度和選擇性，從而加速新型敏感材料的研發(fā)進(jìn)程。

基于AI的結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法，利用AI算法對氣體傳感器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，例如優(yōu)化傳感器的電極布局、敏感材料的分布等，以提高傳感器的檢測效率和靈敏度。通過模擬不同結(jié)構(gòu)下的氣體擴(kuò)散和傳輸過程，找到最優(yōu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

AI對氣體傳感器產(chǎn)業(yè)來說，是一種效率工具。而機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對氣體傳感器行業(yè)來說，則是一個(gè)廣闊的藍(lán)海市場。


人擁有眼、耳、鼻、舌、身等五官，對應(yīng)視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺等感知。

目前在人形機(jī)器人中，以攝像頭、雷達(dá)等傳感器為主導(dǎo)的視覺感知，以麥克風(fēng)為主導(dǎo)的聽覺感知，以柔性傳感器為主導(dǎo)的觸覺感知，正在實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，但嗅覺、味覺感知的實(shí)現(xiàn)仍較少。

艾亮東認(rèn)為，未來機(jī)器人以氣體傳感器為主導(dǎo)的嗅覺感知，將在環(huán)境安全監(jiān)測、人機(jī)交互增強(qiáng)?、醫(yī)療健康輔助?、特種任務(wù)支持?等方面有廣闊的應(yīng)用場景：


工業(yè)機(jī)器人在危險(xiǎn)環(huán)境中（如化工廠、核電站）檢測有毒氣體（H?S、CO），觸發(fā)緊急避險(xiǎn)動(dòng)作；人形機(jī)器人通過呼出氣體成分（如壓力下的皮質(zhì)醇）判斷用戶情緒，調(diào)整交互策略；醫(yī)療/護(hù)理機(jī)器人監(jiān)測老人居室空氣質(zhì)量，預(yù)防CO中毒或缺氧風(fēng)險(xiǎn)，檢測呼吸中的生物標(biāo)志物（如肺癌相關(guān)的揮發(fā)性有機(jī)物VOCs）；搜救機(jī)器人?在廢墟中通過氣味分子（如人體呼出的丙酮）定位幸存者；農(nóng)業(yè)機(jī)器人?檢測土壤揮發(fā)性氣體（如乙烯）以優(yōu)化作物管理……

此外，對機(jī)器人氣體感知的終極器件“機(jī)器鼻”，艾亮東認(rèn)為行業(yè)研究在加速，可能在未來5~10年進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段，目前仍存在選擇性不足?（復(fù)雜環(huán)境中交叉敏感問題 ，如乙醇干擾甲醛檢測）；長期穩(wěn)定性（傳感器漂移問題需定期校準(zhǔn)）；成本控制（高精度傳感器價(jià)格阻礙大規(guī)模商用）等困難。


結(jié)語


國產(chǎn)氣體傳感器在全球市場份額占比低，中高端氣體傳感器進(jìn)口依賴嚴(yán)重，我國傳感器產(chǎn)業(yè)起步晚是一個(gè)關(guān)鍵原因，氣體傳感器亦是我國傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)典型縮影。

經(jīng)過多年的發(fā)展，我國已經(jīng)涌現(xiàn)了漢威科技、四方光電等一批優(yōu)秀的氣體傳感器企業(yè)，通過不斷的技術(shù)研發(fā)投入，在全球市場中占據(jù)一席之地。同時(shí)，以星碩傳感等眾多新興氣體傳感器企業(yè)為代表，憑借碳基芯片技術(shù)等創(chuàng)新科技實(shí)現(xiàn)彎道超車，在中高端領(lǐng)域填補(bǔ)國產(chǎn)空白。

期待未來更多國產(chǎn)優(yōu)秀傳感器企業(yè)的茁壯成長，突破技術(shù)壟斷，在全球市場中展現(xiàn)中國智造力量。