傳感器技術(shù)是信息技術(shù)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵共性技術(shù)，其發(fā)展和應(yīng)用是衡量一個(gè)國家信息化程度的重要標(biāo)志，不僅體現(xiàn)了一個(gè)國家的科技發(fā)展水平，也是體現(xiàn)綜合國力和生產(chǎn)力水平的重要標(biāo)志。新基建結(jié)合新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)特征，是我國新形勢(shì)下支撐高質(zhì)量發(fā)展和戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的重要戰(zhàn)略舉措，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)的創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享發(fā)展提供底層支撐的戰(zhàn)略性、網(wǎng)絡(luò)型基礎(chǔ)設(shè)施?；A(chǔ)設(shè)施中感知種類和應(yīng)用傳感器數(shù)量的多少，以及互聯(lián)互通能力，在很大程度上體現(xiàn)了基礎(chǔ)設(shè)施信息化、智能化和可持續(xù)發(fā)展的水平。

科技進(jìn)步為傳統(tǒng)傳感器發(fā)展帶來生機(jī)與活力

傳感器與集成電路一樣，是一個(gè)高度市場(chǎng)化的產(chǎn)品，需要不斷地更新?lián)Q代，以實(shí)現(xiàn)技術(shù)的不斷升級(jí)。相比于20世紀(jì)80年代，我國的科技水平有了很大提升。技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)了傳感器領(lǐng)域新材料和新工藝的廣泛應(yīng)用，使傳感器產(chǎn)品的性能不斷提高，產(chǎn)品不斷推陳出新。

微納制造技術(shù)讓傳感器實(shí)現(xiàn)了微型化、低功耗、高集成度、低成本和規(guī)?；圃?，現(xiàn)已成功應(yīng)用于汽車、工業(yè)、手機(jī)等領(lǐng)域，并形成了百億美元的MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)。隨著5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算、集成電路等新技術(shù)的融入，MEMS傳感器將進(jìn)一步向網(wǎng)絡(luò)化、智能化、智慧化發(fā)展。

科技的進(jìn)步也帶動(dòng)了傳統(tǒng)傳感器的升級(jí)換代。借助微電子和MEMS的制造工藝，比如薄膜生長技術(shù)、干法或濕法刻蝕技術(shù)、離子注入技術(shù)，陶瓷傳感器的加工精度能得到提高，電化學(xué)性能和陶瓷傳感器的性能也能得到改善。用物理方法或化學(xué)方法使需要的成分在基片上可控生長，并將陶瓷材料制成厚度在微米量級(jí)的薄膜，這可在保持陶瓷優(yōu)越性能的同時(shí)提升其靈敏度和輸出信號(hào)幅度，并顯著提高其快速響應(yīng)與恢復(fù)的速度。離子注入到陶瓷表面能夠改善其表面特性，降低陶瓷的脆性，提高韌性，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)陶瓷表面的催化，為氣體傳感器的發(fā)展帶來新的方向。

陶瓷傳感器具有耐高溫、耐腐蝕、高強(qiáng)度的顯著優(yōu)勢(shì)。汽車后處理傳感器中的氮氧傳感器、溫度傳感器、壓差傳感器、顆粒物傳感器、氨傳感器等都需要耐受高溫，但傳統(tǒng)的硅基傳感器無法耐受150℃以上的溫度。因此，基于微納加工技術(shù)的陶瓷傳感器為高溫傳感器提供了一種新的研究思路，目前已有多家機(jī)構(gòu)開展了相關(guān)研究。

陶瓷還可以直接作為傳感器的封裝外殼，通過微組裝工藝，使傳感器的裝配工藝難度大幅度降低。在目前的物聯(lián)網(wǎng)演示系統(tǒng)中，一般采購來的現(xiàn)有傳感器會(huì)根據(jù)安裝要求設(shè)計(jì)外殼，并裝配到結(jié)構(gòu)上，這種做法有安裝復(fù)雜、測(cè)量不準(zhǔn)確的缺點(diǎn)。新基建的實(shí)施要求傳感器與結(jié)構(gòu)緊密融合，并在建設(shè)過程中實(shí)現(xiàn)模塊化組裝。陶瓷傳感器可直接作為外殼使用，它耐腐蝕性強(qiáng)，可直接接觸被測(cè)量介質(zhì)。與此同時(shí)，注射成型工藝等新型技術(shù)為陶瓷成型開辟了新道路，可以制造出目前流延工藝無法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，因此更容易融入到基建結(jié)構(gòu)中，形成智能與感知結(jié)構(gòu)。制造環(huán)節(jié)的減少還有利于減低生產(chǎn)成本，從而實(shí)現(xiàn)智能制造。

傳統(tǒng)的陶瓷內(nèi)埋技術(shù)和多層疊加技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多種傳感器與處理電路的異構(gòu)集成，而新興的多種材料，比如在同一基板上生長和加工的陶瓷基異質(zhì)集成可以實(shí)現(xiàn)更高的集成度和和更強(qiáng)的功能性，能夠在同一個(gè)基板上實(shí)現(xiàn)感知和信號(hào)處理、電源開關(guān)、通信和執(zhí)行等功能。比如，壓電陶瓷既可實(shí)現(xiàn)振動(dòng)和壓力等信號(hào)的傳感，也能作為執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)的功能。除此之外，它還具備能量收集的功能。通過諧振式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，它可將外界振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電能，從而實(shí)現(xiàn)傳感器的自供電。供電和信號(hào)線傳輸是影響傳感器在基建設(shè)施中大規(guī)模布置和應(yīng)用的主要障礙之一，但多層陶瓷技術(shù)可以規(guī)避這一障礙。它能夠?qū)崿F(xiàn)電容和電感等無源元件的集成，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)諧振電路的集成，將受溫度、壓力等信號(hào)影響較大的元件串入諧振回路。這樣一來，諧振頻率就與被檢測(cè)信號(hào)相關(guān)，因此利用有一定距離的讀取電路就可以采集到諧振頻率，實(shí)現(xiàn)無線無源傳感。與此同時(shí)，它還可以把傳感器直接“澆筑”到結(jié)構(gòu)中，在需要的時(shí)候直接讀取信號(hào)，減少了連線和維護(hù)的費(fèi)用。

新基建拓展傳感器的廣闊應(yīng)用空間

傳感器是重要的信息和數(shù)據(jù)來源，作為“兩化”深度融合的關(guān)鍵技術(shù)之一，傳感器已經(jīng)成為各種智能物聯(lián)體系架構(gòu)的基礎(chǔ)。傳感器在新基建實(shí)施過程中的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛和深入。