國研院發表智慧型氣體感測晶片
2016-07-22 17:06:00 經濟日報 曹松清
2014年7月31日晚間,高雄發生丙烯氣爆意外,造成32人死亡、321人受傷,多條重要道路嚴重損壞。如果爆炸現場附近有夠多的氣體感測器,第一時間測知具高危險性的揮發性有機物大量外洩,也許就可以阻止慘劇發生。
目前市面上的氣體感測器,體積都很大,只能安裝在固定位置,或是手持偵測。在高雄氣爆發生後,國家實驗研究院奈米元件實驗室開始研究可以直接安裝在智慧型手機或手錶中的「智慧型氣體感測晶片」,與固定式環境感測器互補,讓人人皆可隨身攜帶,大幅提高感測範圍,加強保障生命財產安全。經過近兩年的努力,目前已經領先全球,開發出揮發性有機化合物、一氧化碳、二氧化碳、甲醛等四種氣體的感測晶片。
現有氣體感測器產品功能不足
根據國際數據資訊公司(IDC)研究估計,全球物聯網(Internet of things, IoT)市場規模在2020年將可達1.7兆美元,而穿戴式及攜帶式產品是其中很重要的產品。在穿戴式及攜帶式產品上安裝的感測器中,用於呼吸分析(如酒測)與空氣污染用的氣體感測器,則被預測為最有可能的應用之一。法國市調機構Yole Development預估,2021年氣體感測器的使用量會從2014年的120萬個,增加到3億5000萬個,成長約300倍,產值將超過20億美元。
為準確偵測氣體流量與種類,目前市面上的氣體感測器體積都偏大。近幾年出現的半導體氣體感測器雛形,大小雖可縮小到1公分以下,但對於攜帶式(如智慧型手機)或穿戴式(如智慧型手錶)產品而言,仍嫌太大,且無法和智慧型手機或手錶的晶片整合,又有耗電量大、無法精準辨識氣體的缺點。
國研院開發「智慧型氣體感測晶片」 人人皆可隨身攜帶
國家實驗研究院奈米元件實驗室運用過去累積的微機電製程經驗,與光寶科技光機電整合技術合作,花費近2年時間,開發出可應用於環境的物聯網晶片「智慧型氣體感測晶片」。
「智慧型氣體感測晶片」是以「金屬氧化物半導體材料」作為氣體感測薄膜,透過不同金屬氧化物與氣體在特定高溫下的氧化反應及還原反應,藉由感測薄膜與電子之間的抓放過程,改變薄膜的電阻,以偵測氣體種類與濃度。
「智慧型氣體感測晶片」有兩大技術特點:一、運用獨特的奈米粒子和奈米孔洞技術製作感測薄膜,不但可增加表面積,提高反應靈敏度;亦可藉由不同金屬奈米粒子的特性,感測特定氣體而提高專一辨識能力。二、開發出特殊之「低應力介電層」,可以提升隔熱效果,將感測薄膜所需之250℃高溫侷限於極小範圍內,如此可以縮減晶片體積,而不致讓此高溫對不耐高溫之部分造成損壞。
藉由這兩項技術特點,國研院奈米元件 實驗室開發出體積僅3毫米x2.35毫米x1毫米的「智慧型氣體感測晶片」,具有微型化、低耗能、可整合於智慧型手機或手錶、可精準辨識氣體等優點,讓「人人隨身攜帶氣體感測器」成為可能。
避免高雄氣爆事件再度發生 推動國內感測技術發展
國研院奈米元件實驗室已創全球業界之先,成功製作出可直接安裝於智慧型手機的氣體感測晶片。如此一來,即可從現有針對空間環境進行偵測的技術,進化至以「人」為中心的環境監測模式。若未來所有氣體感測器的資料均即時上傳雲端,政府相關單位可即時監測各地環境品質,萬一又發生了像丙烯這種揮發性有機化合物的外洩事件,警消或環保單位即可提早警覺、立即處理,也許就可以避免類似高雄氣爆的事件再度發生,或至少可大幅降低傷亡人數。
近年來個人物聯網或穿戴式裝置使用的各式感測器,已逐漸應用於消費性電子、智慧住宅、保全監控、健康照護、交通運輸、百貨零售,以及警急救難等領域。國研院奈米元件實驗室已成功開發出一氧化碳、二氧化碳、甲醛及揮發性有機化合物的「智慧型氣體感測晶片」,未來除持續開發更多類型的氣體感測晶片外,並將進一步推進到工業級及人體照護級的複合式氣體感測需求。
國研院奈米元件實驗室並將建置一開放式製程技術服務平台,讓國內產學研究團隊可以進行物聯網晶片所需之系統整合工作,以繼續協助推動國內物聯網穿戴式產品與生產力4.0所需之感測技術發展。
附圖:
資料來源:http://money.udn.com/money/story/7369/1838908
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穿戴甲+DIY心得
很久沒DIY指甲了,一方面是懶,一方面是疫情期間常洗手消毒覺得手部肌膚太刺激了,要卸甲啥的不是很方便。若萬一不小心送醫院急救還找不到美甲師去醫院幫卸甲(想太多)
前陣子在抖音研究穿戴甲,就是用貼的甲片,來分享一下所見所聞及自己實驗後的心得。
穿戴甲有分兩種,一種是工廠的機器甲,就是市面上買得到,一盒好多尺寸自己挑選適合的。另一種是找美甲師訂製的,通常一副是10個甲片。
之前也是有用過機器甲,但我是指甲很拱的人,我兩側貼起來都有空洞,完全不適合。
之前上課老師教是把原子筆的筆芯拆下來,把甲片塞進筆管再用熱水加熱,但它不易塑型,一下子就彈回原狀,想用力捏又裂成兩半……所以我很早就放棄了機器甲這種東西。
之所以對穿戴甲重拾信心,是因拿之前DIY練習的透明甲片試貼在手上,弧度比機器甲還適合我(大小和型狀有打磨過)感覺有空時先做幾副放著,等到想用的時候直接貼到手上比在真甲上做凝膠方便快速,少了非慣用手笨拙的操作。
那麼怎麼黏上去是個問題,基本上用穿戴甲的人都希望重覆使用,所以黏得牢固和卸下來可重覆用是重點。
之前看淘寶和拼多多賣的美甲師做的手工穿戴甲都是送膠水+果凍貼,膠水是直接黏在指甲上,要卸時先摳一個縫再倒入融膠劑,感覺甲片無法重覆利用所以就不談了。
果凍貼有人說不牢很容易掉,有些人又說很牢可以把蘋果摳個洞不會掀(?)
我就去買果凍貼來用看看,看了挑選指南:有透明、透粉、透黃三色可選,要選黃色的最黏,厚度不能太薄至少要0.3mm以上,要選加大尺寸。
我唯一沒聽話就是選了一般尺寸,因為我覺得我甲片很小用一般的即可,哪知道甲面根本貼不滿,貼不滿的下場就是容易掉……
而且建議要貼四個小時以上不要碰水,現在怎麼可能超過四小時不洗手……是可以睡前貼啦,但要保證半夜不會起來尿尿呀。
反正我是放棄了果凍貼這條路(至少在重新進貨前不會再試)還有什麼:用吹風機加熱會更牢固法、還是什麼斜角推壓更牢法都先放在一邊。
除了果凍貼紙法外,還有另一種「照燈黏貼法」我倒是試過了,很滿意、很牢固,唯一缺點就是要照燈所以甲片要半透的款式,全實色照不乾。
方法一:用可剝底膠直接貼,第一層先打底照燈,第二層時和甲片一起照燈。它的缺點是膠有時候會亂流,所以要用手固定住。
方法二:用可剝底膠打底照燈,第二層固態貼片膠/軟管延甲膠和甲片一起照燈。
固態甲片膠之前沒聽過,看了抖音的介紹是罐裝的膠透明不太流動,讓我想到之前買的軟管延甲膠,反正手邊剛好有試試看不吃虧,它硬度夠也不流動,照燈比起只用剝剝膠輕鬆得多,就是寧願量多溢出來刮掉也不要量少,塗不均勻有空洞的話就從洞那邊掀,手邊有材料可以試,畢竟軟管比罐裝的方便一些。
上面兩種都很好卸,和一般剝剝膠卸除方法一樣,前者膠會殘留在甲片,後者膠會殘留在真甲上,用手摳一摳就可以再重覆用了。
好奇心如我還是很想試固態貼片膠,就又買了它的進化版:黑科技貼片膠。純粹看它軟管造型方便才買的,質地是介於剝剝膠和軟管膠之間,也是不太流動不易起泡的。
牢固度OK過了頭,卸掉甲片都不知道是拔甲片還是真甲,超牢所以很痛,我是泡在水裡軟化後卸除,且用了剝剝膠當底,還是讓指甲受損了。受損甲不要用!
殘留在甲片上的膠也不好除,試了「貼果凍貼以膠帶膠」法、吹風機加熱法都不好用,可能只能用磨甲機把它磨掉了吧 有好的卸除甲片殘膠的方法請推薦給我
附產品照
果凍貼透明和黃色其實很像,我的軟管膠爆了所以品牌就不推了。黑科技貼片膠是隨便買一家,感覺包裝貼紙隨便貼就可以自創品牌www 剝剝膠是用光妍的但是是舊包裝,不曉得後來有沒有改版。
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