張珽：物聯網將催生萬億感測器時代
麥克盧漢的《理解媒介——論人的延伸》一書中，核心闡述了“媒介即訊息”的觀點，但是其更深層次的理論可以歸結為：一切工具與技術都是人的延伸。人類為了讓自己的能力不斷強大，從古至今，發明了一系列工具，小到鑽木取火的石頭，大到宇宙飛船。到了近現代，在感測器、通訊和計算機技術為代表的資訊科技技術的基礎上，人類的延伸又達到了前所未有的高度。物聯網興起後，推動整個人類社會進入了智慧化時代，感測技術的重要性更是可見一斑。
張珽（中科院納米所研究員，博導）
南開大學環境科學系獲得了學士和碩士學位，而後在美國加州大學（University of California，Riverside）化工和環境工程系化學工程專業獲得博士學位，博士畢業後在美國加州Nanomix高科技公司工作，任納米技術科學家。主要從事基於納米材料納米感測器電子器件的製造、表徵，功能化，整合化，及其在環境、工業汙染控制以及醫療診斷中的應用。加入中科院以後，主要帶領團隊專注於微納智慧感測器及智慧系統，以及智慧製造和微納製造工藝的研發，及相關感測器的應用研究。其在放生電子面板方面的研究處於國際領先地位，並已形成成果轉化。同時，其另一研究成果——只有一角硬幣十分之一大小的MEMS空氣質量感測器也已完成成果轉化，並已經過了兩年多的市場驗證。
感測器——人類感官的延伸
“感測器相當於物聯網的眼睛、耳朵，它是智慧時代的基礎，”張珽如是說，不過他同時認為物聯網的興起與發展“為感測器產業帶來了春天，”兩者之間的發展是相輔相成的。“大概在2013年的時候，美國半導體領域的一些核心人士專門針對智慧時代的感測器產業進行了一些探討，當時他們提出了一個萬億感測器市場的概念：再過10年左右的時間，全球範圍內在用的感測器數量將達到一萬億隻。目前來講，2015年全球感測器產業的市場規模達到了1700多億美金，中國應該是1300億人民幣左右。同時在全球經濟低迷的情況下，感測器市場依然保持著每年百分之十幾的增長率，”張珽說這種需求的推動力源於物聯網引起的各行各業的變革，比如可穿戴、智慧硬體、人機互動，以及一些傳統行業的優化升級等。
張珽同時表示，如果萬億感測器市場的預期成真，在給感測器產業帶來機遇的同時，也將帶來巨大挑戰，“面對如此大的需求量，感測器的製備技術和工業水平等方面都需要革新。”
正如張珽所說，感測器的發展很大程度上是由應用層的需求驅動的，同時新材料、新原理、新工藝，以及新的測試方法和製造方法的出現，可能會促進感測器產業的跨越式發展。比如MEMS工藝的出現，讓感測器可以像晶片那樣進行生產製造，可以在更小的體積上製造微型化、低能耗、高精度的感測器陣列，促進多感測器融合和智慧化，從而造就了感測器產業的一次較大跨越。
“目前一些新材料、新工藝都開始不斷地湧現出來。首先在材料方面，比如說石墨烯、納米線等納米材料，都開始在很多層面的感測器上起到引領作用。其次在工藝方面，原來在陶瓷上做一些感測器，可能體件比較大，能耗比較高。現在利用矽工藝，藉助積體電路領域的先進製造技術，可以生產出非常小尺寸的微納感測器，同時還能達到很低的能耗，並且效能還有很大地提升。此外，印刷技術的發展，尤其是3D列印、納米列印等新興技術，可以大大降低感測器的投入成本，”張珽認為這些方面的同時進步，勢必會引起感測器產業的質變，“再比如說納米材料，我們拿它做感測器的敏感層，你可以想像一下，如果所有納米粒子都按照你想像地順序來排列，那麼在微觀尺度的條件下，能夠組成高密度的感測器，這個時候它帶來的改變就不止一點了。”
物聯網，有望推動我國感測器產業彎道超車
“感測器作為現代資訊產業的重要神經觸角，是新技術革命和資訊社會的重要技術基礎，廣泛應用於各行各業。目前世界發達國家都大力佈局感測技術產業，中國的感測器市場發展很快，比如我國1300億人民幣的感測器市場，總共有5000多家從事感測器研發與生產的企業，但本土高階感測器技術與世界發達國家水平相比仍存在明顯差距，很多核心技術都掌握在國外企業的手裡，因此還有較大的提升空間。”對此現狀，張珽並不悲觀，因為隨著國家對感測器產業的重視，隨著物聯網產業的快速發展，以及更多掌握感測器核心技術的海歸科學家回國創業，我國的感測器產業必將飛躍。
中國感測器產業增長情況表
世界感測器產業的發展史，可以追溯到17世紀初期溫度計的發明及應用，不過真正意義上的感測器出現於19世紀初期，德國物理學家賽貝發明了將溫度變成電訊號的感測器，即後來的熱電偶感測器，感測器真正發展起來在20世紀初期。中國感測器產業的萌芽階段應該在20世紀的七八十年代，開始發展在九十年代末。
