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农药去除率超40%!“植物可穿戴”传感器可以检测果蔬农药残留【附传感器技术赛道观察图谱】

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 研选快讯 • 2024-02-06 11:12:19 来源:前瞻网 E2535G1
100大行业全景图谱

瞻观前沿

巴西科学家利用源自木浆的醋酸纤维素,开发出一种可生物降解的传感器。这款被称为“植物可穿戴”的传感器能直接置于果蔬表面,检测农药残留。相关研究论文发表于最近的《生物材料进展》杂志。

最新开发出电化学传感器可作为替代检测方法。团队通过浇铸法生产出可生物降解的醋酸纤维素基材,并将材料置于拥有所需形状的空间内,然后通过丝网印刷沉积出具有3个电极的全电化学系统。新设备兼具经济实惠、快速检测、小型化、大规模生产、方便易用、高选择性等优势,可直接在水果、蔬菜或树叶表面检测农药。

研究团队对该设备开展了实验室测试。他们首先将含有多菌灵和百草枯的溶液喷洒在生菜和番茄上,随后将传感器与生菜和番茄直接相连,结果其检测水平与最常用的传感器相当。他们还将蔬菜浸泡在一升水中两小时后检测,结果表明,生菜中多菌灵和百草枯的去除率分别为40%和60%;番茄中这两种农药的去除率均为64%,清洗和浸泡显然不足以去除农药残留。

传感器

图片来源:佩雷拉/《生物材料进展》

技术价值观察

从传感器产业链上下游来看,上游主要包括各类传感器制造所需原材料的供应,常规材料包括半导体材料、陶瓷材料、金属材料以及有机化工材料等;产业链中游主要是各类传感器的制造和封装等,从传感器种类来看,具体包括压力传感器、图像传感器、光传感器以及温度和湿度传感器的生产制造;在下游应用市场,传感器广泛的应用于通讯电子、消费电子、工业、汽车电子、智慧农业、环境监测、安全保卫、医疗诊断、交通运输、智能家居、机器人技术等众多领域。

科学家开发出一种可生物降解的传感器,是一种电化学传感器,可以检测果蔬农药残留。因此,从传感器产业链上看,该技术处于产业链的中游环节,对传感器制造产生较大影响。

图表1:传感器产业链结构图

宏观市场观察

——全球传感器技术周期:处于成长期

2010-2019年,全球传感器行业专利申请人数量及专利申请量均呈现增长态势。虽然2020年全球传感器行业专利申请人数量及专利申请量有所下降,但是这两大指标数量仍较多。整体来看,全球传感器技术处于成长期。

图表1:全球传感器行业技术周期

——全球传感器行业专利申请数量及专利授权量:2020年专利数量及授权量均有所下降

2010-2019年全球传感器行业专利申请数量呈现逐年增长态势,2020年全球传感器行业专利申请数量有所下降,为182137项。

在专利授权方面,2010-2017年全球传感器行业专利授权数量逐年增长,2019年开始出现下降趋势,2021年全球传感器行业专利授权数量为102249838万项,授权比重仅为56.14%。

2021年1-8月,全球传感器行业专利申请数量和专利授权数量分别为22591项和2274项,授权比重为510.07%。截止2021年8月5日,全球传感器算行业专利申请数量为276.94万项。

图表2:2010-2021年全球传感器行业专利申请量及授权量情况(单位:项,%)

——开发新一代高、精、尖传感器的条件已具备

传感器产业的发展大体可分三个阶段:

第一阶段是1990年以前,传感器企业较为少见,发展缓慢;

第二阶段是1990-2000年,在国家的支持下,国内传感器行业格局开始发生改变,建立了诸如安徽基地、陕西基地、黑龙江基地等敏感元件与传感器生产基地;

第三阶段是2000年以后,我国开发新一代高、精、尖传感器已具备条件,从“十五”开始,国家对传感器的支持力度越来越高,逐步缩短与世界先进传感器技术国家间的差距。

图表1:中国传感器行业发展历程

——传感器的主要应用领域

传感器是一种检测装置,能够将感受到的信息转化成为电信号或其他信息,以达成信息的传输、处理和显示等功能。传感器被广泛应用于汽车电子、工业制造、网络通信、消费电子等领域。

图表1:传感器主要应用领域

从传感器应用占比看,汽车电子、工业制造和网络通信领域是传感器应用最主要的三大领域,占比均超过20%。除此以外,消费电子、医疗电子等应用占据也均超过7%。

图表2:2020年传感器主要应用结构(单位:%)

——中国传感器市场规模持续增长

近年来,中国汽车工业、通信行业等行业快速增长,带动传感器行业市场规模增长。2020年中国传感器市场规模超过2500亿元,达到2510亿元,较2019年增长14.66%。初步统计数据显示,2021年中国传感器市场规模约2850亿元。

图表3:2016-2021年中国传感器市场规模(单位:亿元)

中国传感器技术赛道热力图

中国传感器技术赛道热力图

根据前瞻产业热力图显示,与传感器关键技术强关联的城市集群主要集中在西北和华东地区,并且以陕西、江苏省为重点发展区域,未来布局传感器发展路径,极大可能性在于西北和华东地区优先导入,其中可重点关注陕西省西安市雁塔区、江苏省无锡市新吴区、湖南省长沙市开福区所处的传感器相关企业,以及该地方对于传感器产业的发展投资环境、供给市场的潜力空间。

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