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2018年4月27日 星期五

Lithium Battery Model with Thermal Effects for System Level Analysis



來源:超界产业联盟


納米感測器可望實現電池監測應用

根據瑞典公司Insplorion,與創新諮詢機構RISE Acreo的研究發現,透過區域性表面電漿共振(LSPR)技術,可望在電池監測、生物感測等應用中,大量生產低成本的奈米測量器。

研究人員們的初探性研究 - 「為電池應用實現小型化學奈米傳感器系統」(Miniaturization of a nanensensor system for batteries),驗證了打造低成本光纖感測器系統的可能性,可望滿足電池監測,以及體內診斷和製造產業等,其他應用的需求。研究人員採用Insplorions的奈米等離子感測(NPS)技術進行這項研究。NPS的技術基礎,就在於利用了所謂「區域性表面電漿共振」(LSPR )的物理現象。

這項研究的目的,是探索設計基於NPS的光纖感測器系統,並以低成本實現大規模生產的可能性。

Insplorion執行長Patrik Dahlqvist表示:「該研究計劃的重要結論,是證實我們能夠用大量元件,實現具有競爭力的製造價格,以及瞭解它如何以大量製造擴大規模。」

我們可以為適合利基型應用的首批電池,打造低廉的感測器系統。然而,這還需要經過一些技術的發展與驗證,才能打造進入廣泛市場的感測器系統」。

LSPR技術是在金屬奈米顆粒中,傳導電子的一種,連貫性集體空間振盪作用,它能經由近可見光直接激發。共振條件(即可激發LSPR的光波長/顏色)由奈米顆粒的電子特性,其尺寸、形狀和溫度,以及奈米顆粒附近的介電環境等,各種組合而限定。

奈米等離子感測利用金屬奈米顆粒(通常是銀或金),作為區域性感應元素,提供了獨特的性質組合包括超高靈敏度,小樣本量/體積(取決於感測器的奈米顆粒尺寸,通常約在50-100尺寸範圍內),以及實現快速,即時(毫秒時間解析度)遠端讀取的能力。


納米感測器可望實現電池監測應用
  NPS晶片的奈米架構

在Insplorion申請專利中的NPS晶片架構中,感測是透過在透明基底上,非互動的相同金屬奈米圓盤,之奈米製造陣列實現的。然後用其上沉積的樣品材料(如奈米顆粒薄膜)的介電間隔層薄膜(僅幾十奈米)覆蓋該金屬圓盤陣列(感測器)。

感測器奈米顆粒接著被嵌入於感測器,除了經由LSPR偶極場外,在實體上並不與所研究的奈米材料相互作用。後者滲透穿過間隔層,並在其表面及其表面附近,存在相當大的強度,因此能感測該位置的電媒介變化。

研究公司Future Market Insights表示,全球表面等離子共振市場預計將於2017年 - 2027年間以6.3%的複合年成長率成長,並將於2027年達近近13億美元的營收。

為了實現更高的產量與效能,來自醫院、診所、門診手術中心,護理中心和參考實驗室等,終端使用者對於高階,表面等離子共振的需求持續增加,將為長期使用表面等離子共振技術帶來機會,並推動進一步的成長。

成像系統將是其中最大的細分市場之一,別是隨著越來越多的免標籤檢測技術,取代標籤檢測技術的趨勢進展。其他也預計會有顯著成長的細分市場是生物感測器。

最近的一項應用,強調來自中國蘇州大學的研究,該研究將LSPR技術用於智慧窗戶,使其得以應用環境情況調整特性,而無需任何人工干預。

這項研究基於熱致變色材料的適應性行為,可因應溫度變化而改變顏色。原型智慧窗戶利用LSPR,將來自環境太陽光的光子轉換為區域性熱能。這觸發熱致變色窗戶,從透明切換到不透明,以阻擋進一步射入的陽光。

                                                                                                                                                                                                                 

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