中国工程院院士屠海令：大力发展智能传感材料

智能传感器设备是信息时代的传感单元.接收和处理海量数据，即时传输信息，发展5G通信、人工智能、大数据、云计算、物联网、先进机器人、无人驾驶、智能制造、智慧交通、智慧医疗，推动经济高质量转型和建设它将在未来的智能社会中发挥重要作用。

在计算机和通信技术飞速发展的初期，人们忽视了传感器技术，导致信息技术“大脑”的发展，而“五感”却是迟钝的。进入新世纪后，随着纳米材料、MEMS等先进制造技术的成熟，发达国家加快了智能传感技术的布局，确立了传感技术和产品向传感、知识、和互连功能。在国家政策的支持下，我国初步形成了传感器技术研发体系，搭建了多个平台。传感器企业1800多家，上市企业40家。但目前，我国传感材料与器件仍面临关键技术缺乏、创新能力薄弱、产品供应不足、国际竞争力弱等问题。例如，90%以上的高端磁传感器和医疗传感器依赖进口；新冠肺炎疫情期间，由于欧美地区流量、压力等核心传感器元件供应不足，我国呼吸机产量仅为实际产能的1/3。 《科技日报》2018年4月25日指出，对传感器精度和稳定性的严格要求，阻碍了大多数中国企业转向触觉传感器。究其原因，一方面是日益复杂的设备技术让中小企业“望而生畏”；另一方面，知识产权是一个难以攻克的“拦路虎”，需要更多的探索和创新。

当前，新技术革命和产业变革蓄势待发，学科领域交叉渗透，智能传感器技术发展进入重要历史阶段。更多新材料、新技术、新工艺、新软件将应用于无人驾驶激光雷达、集成导航轮速度计、智能手机飞行时间传感器、组合惯性传感器、智能农业温湿度传感器、医疗检查、器官芯片、可穿戴传感器以及用于航空航天、深空和深海、高铁和自主核电技术的关键传感器模块。

根据赛迪顾问的数据，2019年全球传感器市场规模达到1521亿美元，2019年中国传感器市场规模为2189亿元，预计2022年将达到3443亿元。目前，智能传感器已成为传感领域发展的亮点。中国信息通信研究院数据显示，2019年全球智能传感器市场规模为378.5亿美元，工信部提出2019年我国智能传感器产业规模应达到260亿。随着新一代信息技术和智能制造工程项目的不断实施，我国智能传感器市场将迎来快速增长的爆发期。

“十四五”期间，智能传感材料与器件领域要坚持技术自强，以战略性新兴产业、国家重大工程、生命健康等需求为导向保护等方面，系统布局和实施国家重点研发计划，抢抓新的发展机遇，尽快占领高端产品市场。为此，提出以下三点建议：

一是继续加强应用基础研究，建立跨学科的智能传感器系统研发，全方位深化开放合作，引领创新并通过颠覆性新技术开发

智能传感器材料的制备、器件设计和研发难度极大，算法软件设计过程复杂，应用基础研究非常重要的。重点关注二维材料、超材料、有机骨架材料、柔性材料特别是量子材料的研发，对上述前沿材料的基本理化性质进行探索和研究。鼓励。近日，伦敦大学利用纳米金刚石中氮空位缺陷的量子特性，制备了用于体外诊断的超灵敏传感器，可将HIV的诊断灵敏度提高一倍。新型冠状病毒检测试验目前正在进行中。未来，尖端材料可能在智能传感器技术创新中发挥重要的变革性作用。

智能传感涉及材料、信息、能源、生物等领域，学科范围广，技术难度大。以生物医学传感器技术为例，它结合了微电子和生物技术领域的多个子学科，对“精准诊断”、“个性化药物监测与评估”等未来医学发展具有重要影响。此外，工业互联网不仅需要具有高灵敏度、高稳定性、低功耗、低成本和良好鲁棒性的智能传感器，还需要良好的软件用户界面、智能数据分析、接近传感器和传感器内计算以减少时延并增强数据安全性。此外，由于智能传感技术具有交叉学科的复杂性，未来有必要加强标准制定和标准设计。建议设立科技先导项目，加强智能传感前沿交叉领域布局；建立跨学科合作平台，促进多学科融合发展。同时，进一步加强政府间科技合作，通过国内外高校、企业等多渠道，共同开发颠覆性新材料、新软件、新技术和面向未来的智能传感材料和器件。 ，共同推动知识和感知的创新，以提高开放思维和措施融入全球智能传感器的研发和产业化。

二是增强国家战略科技力量，发挥国家新体制优势，着力突破关键核心技术。

文章来源：《功能材料与器件学报》 网址: http://www.gnclyqjxb.cn/zonghexinwen/2021/0707/1092.html