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新型传感器实现土壤磷酸盐现场连续监测 回收率高达91.1至110.48%【附智能传感器行业技术赛道观察图谱】

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 趋势速递 • 2024-02-06 10:52:26 来源:前瞻网 E2983G0
100大行业全景图谱

瞻观前沿

磷是农作物生长和代谢中不可或缺的重要营养物质之一。然而,土壤中磷酸盐含量过低或过高都会对农作物生长和环境产生负面影响。因此,实时监测土壤中磷酸盐含量对于农业生产至关重要。

近日,中国科学院合肥物质科学研究院的王儒敬院长和陈翔宇副研究员课题组与安徽理工大学的唐超礼教授团队合作,成功研发出了一种用于土壤磷酸盐现场连续监测的电化学微流体系统,并将相关成果发表于《IEEE传感器杂志》。

传统的电化学传感器只能进行单次磷酸盐测定,无法满足现场连续监测的需求。为了解决这一问题,研究团队将电化学传感技术和微流控系统相结合,研发出了一种高灵敏、高稳定性、便携式且易于操作的土壤磷酸盐连续监测系统。该系统集成了试剂现场流动反应,具有成本低、操作简便、实时性强的优势。

为了实现土壤磷的现场监测,研究团队借助3D打印技术制造了电化学微流控芯片,并通过循环伏安法对土壤中的磷酸盐进行连续监测。他们进行了一系列的检测验证实验,研发的传感器实现了5至100 微摩尔的线性磷酸盐浓度范围,检测极限为4.2 微摩尔。结果显示,新型传感系统具有良好的便携性、抗干扰性、可重复性,使用寿命长,磷酸盐回收率高达91.1至110.48%。这表明该系统已成功应用于实际土壤环境中的磷酸盐连续测定,并在田间精细化养分管理方面具有很大的潜力。

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(图片来源:摄图网)

技术价值观察

智能传感器在各个领域中发挥着越来越重要的作用,从农业到工业、医疗等各个行业。而本次研发的电化学微流体系统为实现连续监测提供了新的可能性,这种技术的成功研发和应用为智能传感器行业带来了新的思路和技术路线。

产业链剖析:智能传感器是物联网技术的最底层和最前沿,对物联网产业发展有着十分重要的意义。从产业链来看,智能传感器上游主要为设计、原材料以生产设备供应;中游为智能传感器器件加工制造与封装测试;下游是终端产品制造,其中以消费电子、工业控制、汽车电子、医疗电子等应用领域为主。

中国科学院合肥物质科学研究院设计的新型传感器处于智能传感产业链器上游环节。

图表2:中国智能传感器产业链结构图

宏观市场观察

智能传感器在智能汽车、工业监测、民用建筑等领域的需求潜力较大

智能传感器作为现代信息产业的重要神经触角,是新技术革命和信息社会的重要技术基础,广泛应用于工业控制、汽车、医疗、物联网等行业。从我国智能传感器行业代表性企业产品应用领域来看,目前,智能传感器在汽车、工业监测、民用建筑、消费电子、智能物联网等领域的市场需求潜力较大。

图表4:2020年中国智能传感器需求分析

——中国智能传感器行业市场份额

目前,我国国内供给能力不足,爱默生、西门子、博世、意法半导体、霍尼韦尔等跨国公司占据超过60%的市场份额,特别是高端产品几乎全靠进口补给,80%的芯片依赖国外;剩余的份额也只要集中在几家上市公司手中。

图表4:2023年中国智能传感器行业市场份额(单位:%)

——行业上市公司业务规划对比

在"十四五规划"和"2035远景目标"中,明确了坚持创新、发展科技、实现现代化等指导思想和中长期目标。随着相关产业具体政策的逐步推出以及物联网、人工智能和5G等技术的发展,各公司纷纷加大对智能传感器业务的投入,业务规划主要为拓展智能传感器产品的应用领域。具体情况图下:

图表11:中国智能传感器行业上市公司-智能传感器业务规划(一)图表12:中国智能传感器行业上市公司-智能传感器业务规划(二)

中国智能传感器技术赛道热力图

根据前瞻产业热力图显示,目前智能传感器关键技术强相关的城市集群主要集中在西北、长三角和粤港澳大湾区,尤其是广东省成为重点发展区域。这些城市群已投入大量政策、资金、环境和人才资源用于智能传感器研发,成为潜在的智能传感器技术发展中心。根据热力图的分布,粤港澳大湾区有极大的可能性成为智能传感器技术的先导区域。重点关注广东省深圳市龙华区、广东省深圳市宝安区、陕西省西安市雁塔区等地的相关企业,以及这些地方对智能传感器产业发展的投资环境和潜力市场。

中国智能传感器技术赛道热力图

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更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国智能传感器行业市场前瞻与投资战略规划分析报告

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