团队负责人：戴正飞

依托单位：西安交通大学

所在学院：材料科学与工程学院

一、项目简介

工业4.0物联时代，传感器肩负重任，工业互联网将依靠智能的机器加上先进的分析工具，实现通信、计算、控制的三位一体。这其中，传感器是数据采集的入口，是物联网的神经末梢。半导体气体传感器当前已在环境污染监测、爆炸物检测、国家安防等领域得到了初步应用。这类传感器一般需要在高温工作，能耗高，长时间探测易使设备老化，可靠性差，难以便携。发展柔性低功耗传感器技术，有望在上述领域推动传感器工作模式的革新发展，并拓展其在可穿戴器件、人体健康监测、动力电池安全监控分析等新型领域的应用。本项目一方面利用自研的具备国际领先水平的高性能气体传感材料，推广其在国内外高校、科研院所与企业的应用；一方面，借助微电子打印与3D 打印技术，研发出新型的柔性传感器芯片，推出高通量传感器制备技术与联网数据采集方法，将之用于锂离子动力电池安全联网监控、人类高危疾病的快速筛查监测等国内研制初级领域，率先建立相关行业标准与占据市场高地。通过本项目的实施，有望在柔性电子传感器芯片领域及其在新能源汽车、大健康等应用场景提供成熟服务方案。

二、产品性能优势

1.低温电解液性能优势：

气体传感器生产企业主要集中在日本，欧洲和美国。气体传感器相关企业有英国城市技术公司（Honeywell）、日本 Figaro、英国Alphasense、 Dynament 等。国内方面，主要的气体传感器企业有汉威科技（股票代码：300007）、天津费加罗（中日合资）等。但是相关新型领域：柔性穿戴、电池安全监测、人体健康检测芯片方面，国内企业较少涉及。

相比于传统国内外传感器企业，本项目着眼于柔性穿戴、电池安全、人体大健康等技术领域，背靠这些万亿级市场，研发新型的高效传感材料与器件制造技术。本项目的关键技术点在于：（1）高性能可宏量制备的纳米材料结构，相比于大多实验室少量合成，本技术提出的纳米材料合成技术具备Kg级水平，结合刷涂或者印刷技术，可制备出千万级纳米传感器；（2）传感器芯片批量制备技术，申请人前期掌握了MEMS基传感芯片的4-6寸晶圆级制备技术，单个晶圆上芯片可达1000个以上。后续本项目将继续突破材料于器件一体化技术，即发展晶圆级传感器芯片-材料一体化复合器件制造技术，拟通过柔性电子打印机、微电子印刷技术，实现高通量传感器制造技术关口。基于上述研究，本项目将突破国外企业在柔性穿戴、电池安全监测、人体健康检测芯片的技术限制，研制出低成本、可批量、高性能的穿戴、电池安全预警等传感器，建立人类疾病呼出气体传感快速筛查、气体传感预警电池热失控的行业标准。

三、市场前景及应用

气体传感器广泛应用于工业、生活的各个领域，如石油、化工、钢铁、冶金、矿山、环保、市政、医疗、食品等诸多领域。近年来，随着互联网与物联网的高速发展，气体传感器在新兴的智能家居、可穿戴设备、智能移动终端等领域的应用突飞猛进，大幅扩展了应用空间，需求量也发生数量级的改变。环保需求日益迫切，加之传感器技术本身的不断发展，正推动环境监测有望成为物联网（IoT）垂直领域中率先落地的亮点应用之一。新思界行业研究发布的《2018 年全球及中国气体传感器产业深度研究报告》显示， 2022年气体传感器市场将达到67 亿人民币的市场容量，未来 5 年间的年复合增长率为7.3%，其中环境监测更是在所有应用领域中位列第三。气体传感器很可能是下一个集成在智能手机或可穿戴设备的最佳选择。消费应用正在推动新的气体传感器发展，以减少成本、功耗和尺寸，尤其是采用MEMS 技术的解决方案。气体传感器在消费应用的市场规模应该会从2015年的 1200万美元增加2021年的 9500万美元。如果大规模在新型技术上使用，那么还将会有6000万美元的增长。2015年至2020年，其复合增长率超 33%。这一段时间气体传感器增长率有望成为历史上最高。尤其是，随着我国万亿级纯电动车市场发展及其汽车保有量日益增多，关于纯电动汽车发生起火事故的新闻也开始频频“刷屏”，让电动汽车安全问题成为了全社会关注的焦点，也触动着消费者心底里对安全的焦虑。一时间，电动车可不可靠、电池技术成不成熟等问题，再次引发了广泛的讨论。目前锂电池产业逐渐形成增加一道防火墙的安全意识，采用气体传感器来监测锂电池起火，锂电池起火前通常会产生大量甲烷，丙烷，CO，氢气等多种气体，因此开发新型动力电池安全监控气体传感器及建立国家行业标准十分迫切。

四、技术成熟度

□概念验证 √原理样机 □工程样机 □中试 □产业化

五、合作方式

□联合研发 □技术入股 □转让 □授权（许可） √面议