宁波大学团队获威立中国高贡献作者奖 三维硅基氢气传感器助力电池安全预警

在新能源产业快速发展的背景下,如何有效监测锂离子电池热失控初期释放的微量氢气,成为困扰行业多年的技术难题;传统传感器因灵敏度不足、响应速度慢等问题,难以满足安全预警需求。该技术瓶颈不仅制约着新能源汽车的安全性能提升,也是工业安全生产领域亟待解决的痛点。 宁波大学集成电路学院先进智能传感技术团队经过长期攻关,创新性地采用MEMS微机电系统制备技术,构建出具有特殊结构的三维硅基叉指电极。研究团队通过集成钯纳米颗粒作为敏感电介质,使新型传感器在灵敏度、选择性和响应速度三项核心指标上实现全面突破。对应的研究成果发表在《Advanced Sensor Research》期刊后,迅速获得国际学术界关注,下载量位居同期中国作者投稿前列。 这项技术的突破性意义在于,首次系统揭示了传感器结构与性能之间的调控规律。邹杰教授、简家文教授带领的团队通过精确控制电极形貌和敏感材料分布,使传感器能够捕捉到百万分之一级别的微量氢气浓度变化,为预防电池热失控提供了关键时间窗口。实验数据显示,该传感器的响应时间较传统产品缩短60%以上,且具备优异的抗干扰能力。 从产业化角度看,该技术已体现出广阔的应用前景。在新能源汽车领域,可实现对电池包内部氢气的实时监测,为热失控预警提供宝贵时间;在工业场景中,能有效检测管道和储罐的微量泄漏;在民用领域,则可用于商场、数据中心等密闭空间的环境监测。据估算,该技术的推广应用可使相关领域的安全事故率降低30%以上。 值得关注的是,宁波大学集成电路学院已建立起从材料研发到终端产品的完整创新链条。学院以气体传感器、物理量传感器和生物传感器为三大研究方向,整合了MEMS制备、微流控技术、高温陶瓷共烧工艺等关键技术环节,形成了"材料—芯片—算法—系统"的全链条自主可控能力。这种产学研深度融合的创新模式,正是我国突破关键核心技术的重要路径。

传感器是连接现实世界与数字系统的关键环节。在电池安全和工业安全等领域,实现更早、更准、更稳的信号捕捉,既是科研方向,也是产业升级的基础能力。以应用需求推动基础研究,以工程验证完善标准体系,才能让更多技术从实验室走向实际应用,在保障安全的同时,助力绿色能源和高端制造的高质量发展。