業界動態

《中國制造2025》首個國家“智能專項”啟動國家財政支持助力實現制造強國

最近，從工信部裝備司召開的“智能專項”項目任務書專家核查會議獲悉，我國《中國制造2025》公布后首個國家專項——“智能專項”已經啟動。

“智能專項”分“智能制造標準制定”和“智能制造新模式”兩部分。“智能制造標準制定”的目標是：到2020年，建立起較為完善的智能制造標準體系。“智能制造新模式”將在“數控機床”、“電力裝備”、“新一代信息技術”、“節能和新能源汽車”、“農業機械”、“先進軌道交通設備”、“航空裝備”、“海洋工程和高技術船舶”等制造行業實施示范推廣。數控機床制造行業有：大連光洋科技集團公司、寧波海天精工股份公司、新鄉日升數控軸承裝備有限公司、北京機電院有限公司、湖北三環鍛壓設備有限公司等13家企業項目入選“智能制造新模式”示范項目。據悉，對于智能制造示范項目國家將給予財政支持。

專家認為,加快推進智能制造是實施《中國制造2025》的主攻方向，對于推動中國實現制造強國目標具有重要意義。

打破國外壟斷，填補國內空白，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成功應用核電基地

近期，由中科院光電技術研究所研發的核級水下高分辨率耐輻射攝像系統成功應用于國內各大核電基地，其各項技術指標在國內外同類產品中處于領先地位，在市場應用中打破國外壟斷，填補了國內空白。

該高分辨率耐輻射攝像系統IOE-CPR-M獨有輻射屏蔽技術，可以在5000Gy/h的劑量率條件下穩定工作100小時，并且圖像輸出優良。系統可以在水平方向360°連續旋轉，無監視盲區。采用高性能圖像傳感器，分辨率可達200萬像素，同時可以輸出1080P高清視頻。在精密電機驅動下，該系統反應靈敏，運轉平穩，在任何速度下都可以保證捕捉到的畫面圖像無抖動現象。由于配置了特殊的水下動密封部件，可在水下100m工作，這是該系統所具備的最大優勢。 由于以上技術特點使其足可媲美國外同類產品，在該領域真正實現“中國造”。

值得一提的是，該系統搭載的是光電所自主研發的視頻擾動處理和圖像測量技術，可以在高溫水下環境中進行視頻檢測和圖像處理，得到高質量視頻圖像及相關數據。

據悉，這套系統由光電所花費兩年時間自主研發而成，專門服務于核環境，從2015年起，被廣泛應用于我國核電基地。此前國內核電基地水下監測設備均采購國外產品。國家《核電中長期發展規劃（2011—2020年）》提出目標，到2020年我國在運核電裝機達到5800萬千瓦，在建3000萬千瓦。可以預見，伴隨核電繼續蓬勃發展的良好勢頭，該系統也將在國民經濟發展中發揮更大作用。

金屬氧化物半導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

最近，世界知名期刊Small以Communication形式發表了新疆理化技術研究所竇新存團隊的一項研究成果，并被“Materials Views中國”作為亮點報道。

近年來，一系列理論及實驗結果表明：金屬氧化物半導體材料的表面缺陷能夠提高其對NO2分子的吸附能力，同時也能夠高效地促進電子從半導體的導帶轉移至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控實現對NO2的超靈敏檢測具有重要研究價值。

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分子發生作用從而增強靈敏度，原因在于電子坐落于吸附的O2分子上，遠離SnO2晶格對其的束縛。然而，這種具有特殊結構的缺陷與材料靈敏度的關系還未被研究過。

竇新存團隊為了在材料表面引入這種缺陷，設計并構建了熱力學不穩定的制備條件，以極不穩定的SnCl4作為原料，利用冰浴控制反應溫度以阻止其激烈的水解反應，再利用高溫高壓的水熱環境瞬間打破前驅體溶液的亞穩態從而獲得缺陷。基于該方法能夠成功地將引入材料表面，利用這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響應高達35350倍），可以稱得上是目前世界上最靈敏的NO2傳感材料。

此外，研究人員通過實驗首次證明了材料表面Sn4+-O-*2數量的微小改變就能引起材料敏感性能的巨大變化。基于這種材料的傳感器具有長期穩定性，良好的重復性、選擇性，以及在紫外光下迅速恢復等一系列優異的傳感特性，可為傳感器的工業化生產提供有力的保障。

突破技術瓶頸，面向海外市場我國首套150℃井下傳感器研發成功

日前，我國首個自主研發的150℃電泵井下傳感器樣機成功試機，該產品突破了125℃的技術瓶頸并且解決了高費用問題。填補了國內技術空白。

技術人員經過一個月監測，確認此產品可以精確測量出電潛泵入口壓力、出口壓力、井液溫度、電機溫度、機組振動等7項參數。“獲取這些參數，就能及時掌握油井生產工況參數、分析油井生產狀態，幫助用戶優化電潛泵井開采方案、提高采油效率。”大慶油田力神泵業技術研發中心電氣設計副主任韓繼強說。

韓繼強介紹，2014 年開始研發此產品，當時國內電泵井下傳感器大多是耐125℃，能否成功突破“125℃”成了研究的關鍵。技術人員通過對井下電源系統、數據采集和信號調理單元、時序控制和數據傳輸機制深入研究，形成150℃高溫環境下的多通道分時傳輸技術、具有自穩定功能的井下儀器供電技術兩項關鍵技術。去年，科研團隊解決了時序控制電路傳統設計方案價格昂貴、井下電源靜態功耗高、國外相關高小器件出口限制等技術難題，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，一套設備比使用國外產品節省了5萬元，下一步，大慶油田將對150℃井下傳感器進行規模推廣，逐步替代原有國外產品。

新型熒光探針高靈敏高選擇性檢測H2O2成功實現宮頸癌細胞線粒體靶向定位

最近，由蘭州化學物理研究所邵士俊帶領的一個研究組設計合成了一種具有線粒體靶向功能、優良生物相容性以及OFF-ON型熒光響應的H2O2熒光探針，成功實現了對細胞線粒體的靶向定位，以及對腫瘤細胞線粒體中外源和內生H2O2的快速、高靈敏、特異性檢測與成像分析，有望改善當前H2O2特異性檢測熒光探針十分匱乏的現狀。

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

該研究提供了一種新型的細胞線粒體靶向熒光探針分子設計方案，有望在與活性氧檢測相關的疾病預警、藥物研發和生物成像等領域得到應用。

線粒體是細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，主要產生于細胞線粒體有氧呼吸電子傳遞鏈。H2O2參與了生物體內氧化還原和信號轉導過程，但H2O2在細胞內過量積聚會引起生物體代謝紊亂，導致一系列疾病，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在生物活性物質的實時-動態-可視化檢測等方面發揮著重要作用，被廣泛應用于生物、醫療、臨床診斷等諸多領域。

ZnO納米顆粒摻雜技術研究新成果爆炸物氣氛快速識別有新招

近期，新疆理化技術研究所的一個研究小組在探究氣敏響應快慢與材料的結構和表面缺陷的關系時發現，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出良好的響應與區分能力，可以在13s內將9.1 ppb的三硝基甲苯（TNT）和4.9 ppt的黑索金（RDX）從高濃度的結構類似物，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分子的響應大小，其原因歸結于表面缺陷的存在。然而，摻雜對氣敏材料響應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現，納米顆粒的表面缺陷濃度與氣敏響應大小存在重要聯系，證明單電子氧空位對氣敏性能起決定性作用。同時，過渡金屬摻雜使得ZnO納米顆粒中心的外部產生了一個局部電荷聚集層，能夠顯著縮短對爆炸物氣氛的響應時間和回復時間。

據悉，該項目獲得了國家自然科學基金、中科院“百人計劃”等項目基金的資助，這是世界上首次通過摻雜將材料的結構和響應速度聯系起來，為傳感器的實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

可以測量柔軟曲面表面壓力的柔性壓力傳感器

東京大學研究生院工程學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，并計劃首先將其應用于定量化觸診壓力的“數字觸診”等用途。

之所以能達到這種效果，是因為壓力傳感器厚度僅為3.4μm，幾乎不會受到彎曲變形的影響。壓力在 0～70Pa之間時，電阻值會發生兩位數變化，壓力在0～600Pa之間時，電阻值會發生6位數以上的變化。施加壓力時的響應時間僅為20ms，解除壓力時為5ms。具有3000次以上的耐用性。

為了實現這一點，研究小組進行了兩點改進。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，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的壓力傳感器與有機晶體管的有源矩陣相結合，試制出了可在柔軟的曲面上測量壓力分布的多點壓力傳感器，并已證實，將其粘貼在氣球表面時，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用量產，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。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成分的傳感器

1月28日《自然》雜志介紹了美國加州大學伯克利分校Ali Javey團隊研制的一種新型可穿戴傳感器，該設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記物，獲得個人生理和健康的實時信息，促進大規模實時生理和臨床研究。

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外長時間進行體育運動的人提供詳細的汗液分析，用于疾病診斷、藥物濫用檢測和運動表現優化。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技術，如皮膚貼合度、塑料材質傳感器和硅基電路，設計出一個柔性的、完全集成的無線排汗分析系統，可佩戴在額頭、手臂等身體部位。該傳感器可同時進行多個汗液代謝物的測量，包括葡萄糖、乳酸和電解質，如鉀和鈉離子，同時還可監測皮膚溫度以校準傳感器。