【所屬領(lǐng)域】
光電信息、新材料
【痛點問題】
紅外傳感器廣泛應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療和環(huán)境等領(lǐng)域，其研發(fā)與生產(chǎn)水平關(guān)系到國家安全、國民經(jīng)濟(jì)和環(huán)保事業(yè)的發(fā)展。目前國內(nèi)對于熱釋電紅外傳感器的開發(fā)相對落后，其核心敏感材料的制備更是少之又少。以日本、美國為主的少數(shù)國家掌握著熱釋電材料制備及器件開發(fā)的成熟技術(shù)。因此，國內(nèi)開發(fā)高性能熱釋電紅外傳感核心敏感材料顯得格外重要。
【成果介紹】
熱釋電效應(yīng)是指極化隨溫度改變的現(xiàn)象。當(dāng)溫度改變時，極化發(fā)生變化，原先的自由電荷不能再完全屏蔽束縛電荷，于是表面出現(xiàn)自由電荷，它們在附近空間形成電場，對帶電微粒有吸引或排斥作用。如果與外電路聯(lián)接，則可在電路中觀測到電流。熱釋電紅外傳感器是一種利用熱釋電效應(yīng)的溫度敏感性傳感器，其獨特的濾光片可以使人體發(fā)出的9～10μm的紅外光通過，不需要接觸人體就能檢測出人體輻射能量的不同及變化，并把它轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出。通過將信號放大，就可以驅(qū)動各種控制電路，可廣泛應(yīng)用在智能家居、智能控制、防盜報警等多種場景下。本成果獨立開發(fā)高性能熱釋電紅外敏感材料及傳感器，如下圖所示：
【優(yōu)勢分析】
1.項目組掌握獨立開發(fā)高性能熱釋電紅外敏感材料的制備技術(shù)，制備的紅外敏感材料經(jīng)過送樣、裝配，器件性能可與國內(nèi)外相同產(chǎn)品媲美，得到了市場的廣泛認(rèn)可；
2.項目組配套合作企業(yè)，能夠?qū)崿F(xiàn)從材料制備、材料加工以及器件裝配等完整生產(chǎn)流程；
3.項目組正在加緊對高溫?zé)後岆娒舾胁牧霞碍h(huán)保無鉛型熱釋電敏感材料的研發(fā)。
【技術(shù)指標(biāo)】
本成果已具有成熟穩(wěn)定的生產(chǎn)工藝，器件性能技術(shù)指標(biāo)如下（各指標(biāo)均達(dá)到市場要求）：
【成果展示】
【應(yīng)用場景】
智能照明
熱釋電傳感器相比于傳統(tǒng)物理照明而言，不需要進(jìn)行手動控制即可完成照明需求，更具便捷性、智能性；相比于聲光控的產(chǎn)品而言，更具可靠性、抗干擾性。基于熱釋電傳感器的紅外自動感應(yīng)燈能夠準(zhǔn)確感知人體紅外輻射，實現(xiàn)“人進(jìn)燈亮，人離燈滅”的智能照明方案。
感應(yīng)開關(guān)
負(fù)載搭載高性能紅外傳感器，利用熱釋電紅外傳感器來檢測移動人體的紅外輻射，只要人體在其探測范圍內(nèi)橫切經(jīng)過，紅外自動開關(guān)就會產(chǎn)生電信號，啟動負(fù)載。基于熱釋電紅外傳感器的感應(yīng)開關(guān)搭載于空調(diào)，電視等家電能夠構(gòu)建智能的居家環(huán)境。
智能安防
熱釋電紅外傳感器能夠搭建出防盜報警系統(tǒng)，使用先進(jìn)的信號分析處理技術(shù)，在監(jiān)測區(qū)采集到人體入侵狀態(tài)時，即可向控制主機(jī)發(fā)送報警信號。可廣泛應(yīng)用于家庭住宅，商場倉庫等場所。
【市場前景】
熱釋電紅外傳感器可應(yīng)用于多個領(lǐng)域，例如智能照明（人體感應(yīng)燈），感應(yīng)開關(guān)，智能家居，安防產(chǎn)品，工業(yè)自動化控制等。互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量的增加和智能設(shè)備的日益普及以及對節(jié)能和低碳排放解決方案的需求不斷增長是推動市場的關(guān)鍵因素。隨著社會高度發(fā)展，人們對生活水平要求越來越高，智能家居領(lǐng)域成為熱釋電紅外傳感器最大的市場，目前國內(nèi)外智能家居市場超千億級別，若能將熱釋電紅外傳感器應(yīng)用于更多的家居場景，未來，熱釋電紅外傳感器相關(guān)市場或?qū)⑦_(dá)到百億級別。
【知識產(chǎn)權(quán)】
本成果申請多項中國發(fā)明專利，下表是部分展示：
【合作方式】
技術(shù)許可、技術(shù)轉(zhuǎn)讓、作價入股、技術(shù)開發(fā)、技術(shù)服務(wù)、面談等
【專家介紹】
張光祖，博士，賓夕法尼亞州立大學(xué)博士后，華中科技大學(xué)光學(xué)與電子信息學(xué)院、武漢光電國家研究中心教授，博士生導(dǎo)師，敏感陶瓷教育部工程研究中心副主任，光學(xué)與電子信息學(xué)院院長助理，中國復(fù)合材料學(xué)會介電高分子復(fù)合材料與應(yīng)用專業(yè)委員會和中國儀表功能材料學(xué)會電子元器件關(guān)鍵材料與技術(shù)專業(yè)委員會委員。以第一或通訊作者發(fā)表SCI論文50余篇，共發(fā)表Nature在內(nèi)的論文100余篇，引用3000余次。承擔(dān)國家自然科學(xué)基金和企業(yè)產(chǎn)業(yè)化項目等20余項。擁有美國專利一項、國家發(fā)明專利15項，獲日內(nèi)瓦國際發(fā)明展會銀獎2項。多項成果被社會應(yīng)用和企業(yè)產(chǎn)業(yè)化。2018年獲中國物理學(xué)會電介質(zhì)物理專業(yè)委員會和中國硅酸鹽學(xué)會特種陶瓷分會分別頒發(fā)的“優(yōu)秀青年獎”，2021年獲中國儀表功能材料學(xué)會電子元器件關(guān)鍵材料與技術(shù)專業(yè)委員會頒發(fā)的“青年才俊獎”。
【聯(lián)系方式】
成果編號：CG22035
