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重磅!石墨烯铅检测器或显著改进水质监测,比以往传感技术灵敏100万倍【附传感器技术赛道观察图谱】

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 瞻研究 • 2024-02-23 11:13:56 来源:前瞻网 E1534G0
100大行业全景图谱

瞻观前沿

有研究表明,饮用水中的铅浓度达到百万分之几的水平就可能导致有害的后果,如阻碍人的生长发育等。改进水质这一主题也成了很多科研者的研究方向。

近日,美国加州大学圣迭戈分校工程师开发了一种由石墨烯制成的超灵敏传感器,可检测水中极低浓度的铅离子。该设备对铅的检测低至飞摩尔水平,比以往传感技术灵敏100万倍。研究论文发表在最近的《纳米快报》上。

新检测设备由安装在硅片上的单层石墨烯组成的。石墨烯具有卓越的导电性和表面积体积比,为传感应用提供了理想平台。研究人员通过在石墨烯表面附着一个连接体分子来增强石墨烯的传感能力。该连接体充当离子受体的锚,并最终充当铅离子的锚。

当前,这项技术目前还处于概念验证阶段,但研究人员希望将来能将其用于实际检测,最终目标是“在水中哪怕只有一个铅离子存在,也能检测出来”。

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图源:摄图网

技术价值观察

这项技术对改进水质具有重要意义,可以帮助监测水中铅离子的浓度,防止铅污染对人体健康造成的危害。

这款石墨烯传感器当前位于产业链上游环节。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。

图表1:传感器产业产业链

宏观市场观察

传感器主要应用结构

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。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RFID传感器产品市场增长最快

2022年第一季度,中国传感器细分市场中,同比增长最快的是RFID产品,增长超过20%。其次是视觉产品和光电产品,增速分别达到19.9%和18.8%。其余如安全传感器等产品的增速也超过10%。

图表4:2022年Q1传感器细分市场同比增速对比(单位:%)

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长三角地区,大湾区以及西安地区,并且以广东省深圳市为重点发展区域,未来传感器技术及其他相关技术的发展路径,极大可能性在于大湾区优先导入,其中可重点关注广东省深圳市以及陕西省西安市所处传感器的相关企业,以及该地方对于传感器的产业发展投资环境、供给市场的潜力空间。

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