Graphene, מינוף דו-ממדי של אטומי פחמן רק עבה אחד, משך עניין מחקר אינטנסיבי מאז בידודו בשנת 2004. התכונות החשמליות, מכניות, תרמיות ואופטיות שלה פתח אפשרויות חדשות על פני תעשיות רבות, ואת המגזר הרכב הוא לא יוצא דופן.במיוחד, גרפן הוא נחוש להפוך את החיישנים ומערכות כי להפוך כלי רכב אוטונומיים (AV) בטוח, יעיל, אמין על ידי כך לאפשר נתיב מהיר יותר, תוך כדי גרף ייחודי של חומרים, תוך כדי ירידה של השפעות גרף על בסיס קבוע של חומר חזק יותר, תוך כדי גרפים.

מדוע Graphene הוא ייחודי עבור חיישן רכב אוטונומי

כלי רכב אוטונומיים תלויים בחבילה של חיישנים - כולל LiDAR, מכ"ם, מצלמות ומכשירי קול - כדי לתפוס את הסביבה שלהם עם דיוק גבוה.כל סוג חיישן יש מגבלות, אבל השילוב יוצא הדופן של גרפן של תכונות יכול לשפר באופן דרמטי את הביצועים על פני הלוח. מוליכות חשמלית שלה עולה כי של נחושת, הכוח המכאני שלה גדול יותר פלדה, והוא כמעט שקוף לאור גלוי תוך כדי להיות בלתי אפשרי גזים אלה.

מוליכים חשמליים

נושאי המטען של Graphene מתנהגים כמו fermions ללא מסה, המאפשרים גיוס מעל 200 ס"מ / Vs בטמפרטורת החדר.זה מתורגם להפחתה מהירה מאוד של אותות באלמנטים חיישן.לדוגמה, photodetector מבוסס גרפן יכול להמיר אור לתוך אות חשמלי בפיקו השניות, הרבה יותר מהר מאשר תמונות סיליקון מסורתיות.

כוח מכני וגמישות

למרות היותה חומר דקנט הידוע, גרפן הוא בערך 100 פעמים חזק יותר פלדה על ידי משקל ויכול למתוח עד 20% ללא הפסקה. שילוב זה של כוח וגמישות הוא אידיאלי עבור חיישנים כי חייב לשרוד רטט, רכיבה תרמי, והשפעה על רכב נעים. ציפוי קונפורמנטלי של גרפן יכול להיות מיושם על משטחים מעוקלים, כגון לוחות גוף, המאפשר חיישנים נמוכים כי לא חיישנים לטווח ארוך, כמו חיישנים קשים יותר, עלולים של חיישנים, או חיישנים, כמו חיישנים קשים יותר, כמו חיישנים, כי לא יכול להיות מקטין של גרף חיישנים, כי הם עלולים יותר, כי הם עלולים יותר, כי גרף של גרף של חיישנים, כי הם עלולים יותר, כמו חיישנים קשים יותר, כי הם עלולים יותר, 000 חיישנים, 000 חיישנים קשים יותר, כי הם עלולים להפחית את החיישנים, כי הם עלולים להפחית את החיישנים של חיישנים, כמו חיישנים של חיישנים חיישנים חיישנים, 000 חיישנים של חיישנים של חיישנים של חיישנים של חיישנים חיישנים, כמו חיישנים, 000 חיישנים, כמו חיישנים, 000 חיישנים, 000 חיישנים של חיישנים, 000 חיישנים, 000 חיישנים, 000

שקיפות אופטית

Graphene סופג רק 2.3% מהאור הנראה לעין, מה שהופך אותו כמעט שקוף בעוד עדיין פועל מבחינה חשמלית. הנכס הזה הוא בעל ערך במיוחד עבור שילוב חיישנים לתוך משחתות או חלונות מבלי להפריע לתפיסת הנהג (או המשקפיים של AV) גרף טראנסבוי אלקטרודות כבר בשימוש במסכים מגע ותצוגה; עבור AVs, הם יכולים לאפשר להציגים, תצוגות, שקוף, חלונות , סגסוגת או אינטגרציה עם חיישן מגנטית מגן.

מהפכה LiDAR, Radar ו ביצועי מצלמה

כל אחד ממודולי החיישן העיקריים ברכב אוטונומי עומד ליהנות משילוב גרפן.למטה, אנו בודקים כיצד גרפן יכול לשפר את LiDAR, מכ"ם ומערכות מצלמה, תוך התייחסות למגבלות הבסיסיות שהאטו את פריסת רמת 4 ורמה 5 אוטונומיה.

גרפן-ההיד לידר

LiphAR (Light Detection and Ranging) יוצר מפות 3D גבוהות על ידי פולטת הדופק לייזר ומדידה את זמן ההחזר שלהם.אתגר מפתח הוא להשיג טווח מספיק ורזולוציה בתנאי מזג האוויר תוך שמירה על המערכת קומפקטית וסבירה. Graphene מבוסס אדמיראז'ס יכול להשיג מוצרים גדולים יותר מאשר סיליקון או ב-InGaAs, המאפשר אותות חלשים יותר להיות מזוהה על פני מרחקים רחבים של גרף הנוכחי של 200Dicial לחץ דם יכול לעתים קרובות על פני כדור הארץ.

Graphene in Radar Systems

מכ"ם גלי ממטר חיוני למדידת מהירות וזיהוי אובייקטים בתנאים בעלי יכולת נמוכה (פוג, שלג, אבק) עם זאת, מכ"ם קונבנציונלי סובל מרזולוציה זוויתית מוגבלת וקלטה מהשתקפות מחוץ למשטח הטבע. Graphene שדה-אפקט טרנזיסטורים (GFET) יכול לפעול כמו ערבוב וגלאשים בתדרים thertz, המאפשר לפעול לרדאר גבוה יותר (prantrane) על ידי גלאי נפח של 1xerxer/F).

מצלמות Graphene ו- Image Sensors

מצלמות הן החיישן העיקרי עבור סימוני נתיב, אורות תנועה וזיהוי סימן, אבל הן מוגבלות על ידי טווח דינמי וביצועים קלים תאורה נמוך. חיישנים תמונה מבוסס Graphene יכול לזהות אור מן אולטרה סגולה עד רחוק- infrared, מכסה יותר מאשר הספקטרום הנראה לעין. על ידי שילוב גרפן עם dots קוונטיים, החוקרים יצרו חיישנים עם טווח דינמי מעל 120B - הרבה יותר טוב מ קיבולת אופטית של השמש של CM טיפוסית זה יכול ללכוד את החמצן רגיל.

אנרגיה יעילה ויציבות: כוח נמוך יותר, חיים ארוכים יותר

כלי רכב אוטונומיים צורכים כוח חשמלי משמעותי כדי להפעיל עשרות חיישנים, יחידות מותאמות ומערכות תקשורת.כל וואט הציל מרחיב את טווח הרכב - קריטי עבור AVים חשמליים - ולהפחית דרישות ניהול תרמי. Graphene מציע מסלולים מרובים לחיסכון באנרגיה וגמישות משופרת ברמות הרכיב והמערכת.

חידוש כוח החיישנים

התנגדות נמוכה של Graphene פירושה כי פחות מתח נדרש כדי לנהוג הנוכחי באמצעות אלקטרודות או חיבורים. in a גרפן מבוסס גז חיישן, למשל, האזור הפעיל יכול לפעול ברמות תת--1V תוך שמירה על רגישות גבוהה.עבור LiDAR, גרף photodetecators יכול להשיג תגמול דומה ל photocheddes קולקטיביות בשבריר של הטיה, צמצום המתח עבור קיבולת גבוהה של פחמן 5, יכול להשיג שיפוריגלציה על ידי קיבולת גבוהה.

ניהול עשיר וארוכות

Graphene יש מוליכות תרמית של כ-5,000 W / mK - עשרה פעמים זה של נחושת - המאפשרת לו להתפשט חום ביעילות מנקודות חמות במעבדים או מגברי חשמל.במודולים מכ"ם, שבו טרנזיסטורים גבוהים לייצר חום ניכר, מגפי חום גרפן חום יכול להפחית את טמפרטורות הצומת על ידי מעל 20 מעלות צלזיוס, להגדיל באופן דרמטי את הזמן בין כישלונות, מעבר לחום, גרף של גרף חמצן ב- 60% ממשטחי חום, 000 גרם).

השפעות מערכתיות: נתונים מתפתלים, אינטגרציה וחיבוריות

חיישנים משופרים הם רק חצי מהסיפור; הנתונים שהם מייצרים חייבים להיות מעובדים, מבולבלים, ולפעול בזמן אמת. השפעתו של גראפן משתרעת על מערכות מחשוב ותקשורת שהן עמוד השדרה של ערימות נהיגה אוטונומיות.

עיבוד נתונים עם Graphene Electronics

AVs מודרניים לייצר terabytes של נתוני חיישן במשך שעה. עיבוד כי הנתונים דורשים CPUs חזקים, GPUs, ורשתות עצביות מאיץ, אשר כולם מוגבלים על ידי המהירות של חיבורים. Graphene יכול לשמש כדי לגרור אותות במהירות גבוהה של צינורות מהירות גבוהה ואפילו מכשירים לוגיים הפועלים בתדרים thertz. בעוד גרף transenes חסר סגסוגת עבור רגיל, 000 לוגיים לתוך גרף מסוים גרף (מחדש) גרף CN) גרף נמוך יותר מ- גרף (מתאים גרף) גרף (מתאים גרף) ו- גרף של גרף של גרף של גרף (מתאים גרף של גרף של גרף של גרף) עם גרף של גרף של גרף של גרף של גרף נמוך יותר מ- גרף של גרף של גרף של גרף של גרף של גרף של גרף- גרף של גרף-ידי מטה) עם גרף 106 גרף- גרף-ידי מטה-ידי מטה-ידי גרף-ידי מטה) עם גרף-ידי מטה- גרף-ידי גרף של גרף-ידי גרף של גרף-ידי גרף-ידי גרף-

תקשורת כלי רכב לכל דבר (V2X)

כלי רכב אוטונומיים מסתמכים על פרוטוקולי V2X כדי להחליף מידע עם תשתיות ומשתמשים אחרים של הכביש.G. Graphene ניתן להדפיס על אנטנות דקות, גמישות substrates וכוונון כדי לפעול על פני להקות תדר מרובות (למשל, 5.9 GHz עבור DSRC ו 60 GHz עבור קישורים גרף גבוה), כי צפיפות המטען של גרפן ניתן לכוון על ידי אנטנה אחת יכול להיות reconform אלקטרוני יכול להיות מסוגל לשמור על פני כדור אווירי תיבות של אבטחה כגון לחץ אווירית גבוהה של אבטחה גבוהה עם מערכת אלקטרוני כגון לחץ אווירית אבטחה גבוהה של ציוד אלקטרוני או עם גרף עם גרף עם גרף אחד עם גרף גבוה יותר מאשר עם גרף גבוה.

אתגרים בייצור והדרך

למרות הפוטנציאל המדהים, אימוץ גרפן בחיישנים של הרכב עומד בפני כמה מכשולים מעשיים. Scalable, ייצור יעיל של גרפן באיכות גבוהה נשאר אתגר מתמשך.כימיקלים vapor deposition (CVD) יכול לייצר גרפן גדול, אבל העברתו על תת-שכבות המכשיר ללא פגמים היא עדיין אמנות.

עלויות ואינטגרציה

עלויות ההמצאה הנוכחיות למכשירים מבוססי גרפן גבוהות משמעותית משווי סיליקון.עם זאת, תעשיית הרכב היא בעלת רגישות משמעותית, ויצרניות הרכב אינן צפויות לאמץ גרפן אלא אם כן היא מציעה יתרון ביצועים ברור בנקודת מחיר תחרותית. כלכלות בעלות קנה מידה עבור גרפן CVD בינתיים דורשות שיפור, וכמה חברות - כגון Graphenea, Applied Graphene Materials, חומרים ו- CV Corporation - עכשיו אספקת ציוד ל- 100 מטר ל- גרף כדי להתחרות ב- 10 $ ל- גרף של ציוד מכני ל- 10 $ גרף.

אחריות וביטוח

חיישנים לרכב אוטונומיים חייבים לעמוד בסטנדרטים של אמינות כלי רכב מחמירים, כגון AEC-Q100 עבור ICs ו- ISO 26262 לבטיחות פונקציונלית.תקני Graphene חייבים להפגין ביצועים עקביים על פני קיצוניות טמפרטורה (- 40°C ל-125 מעלות צלזיוס), לחות גבוהה, ואלפי שעות של הפעלה. מחקרים מוקדמים על טרנזירים של אפקט גרפן מראים ביצועים מבטיחים תחת לחץ, אבל אמינות ארוכת טווח בטמפרטורות עדיין ידועות למולקולות של ⁇ , אשר הן מטכניקות לחץ דם וגמישות לטווח ארוך, אשר עדיין ידועות לטמפרטורות, אשר הן עדיין ידועות, אשר הן מטכניקות לחץ על פני מטבוליזם, אשר הן תכונות מרשתות זמן, אשר הן מרשתות חיתוך, אשר הן מקיימות, אשר הן ממולקולות, אשר הן מקיימות, אשר הן מרשתות זמן, אשר הן ממולקולות, אשר הן ממולקולות, 000.

דרישות עתידיות ובקשות מתפתחות

במבט קדימה, תפקידו של גרפן בכלי רכב אוטונומיים צפוי להתרחב מעבר לחיישנים לאזורים חדשים כגון אחסון אנרגיה, ניטור בריאות מבני, וממשקים haptic עבור אינטראקציה של מכונות אדם. Graphene מבוסס supercapacitors יכול לספק התפרצויות של כוח עבור משחת חירום, חומרים גרפים או קידוד מהיר של סוללות גרף , כאשר הם יכולים לזהות תכונות אחרות, כגון לחץ דם, עם חומרים תחזוקה, עם חומרים אחרים, 000 כוח, כאשר הם יכולים להפחית את הסוללות כוח, עם חומרים אחרים, עם חומרים אלגוריתמים עם אלגוריתמים עם אלגוריתמים עם אלגוריתמים עם אלגוריתמים עם אלגוריתמים מהירות של חומרים אלגוריתמים, כאשר הם יכולים למנוע אלגוריתמים עם אלגוריתמים עם אלגוריתמים עם אלגוריתמים עם אלגוריתמים עם אלגוריתמים עם אלגוריתמים עם אלגוריתמים עם אלגוריתמים עם אלגוריתמים עם אלגוריתמים עם אלגוריתמים עם אלגוריתמים עם אלגוריתמים עם אלגוריתמים עם אלגוריתמים עם אלגוריתמים עם אלגוריתמים עם אלגוריתמים עם אלגוריתמים עם אלגוריתמים עם אלגוריתמים של חומרים חיישנים אלגוריתמים של חומרים חיישנים חיישנים אלגוריתמים עם חיישנים חיישנים חיישנים סוללת לחץ דם נמוך

קבוצות מחקר רבות גם חוקרות אלמנטים מחשוב עצביים מבוססי גרפן הממחישים סינפסים ונוירונים, המציעים נתיב לעבר מערכות תפיסה יעילות אנרגיה, אשר לומדות ומתאימות בזמן אמת.אם מכשירים כאלה יכולים להשתלב ישירות עם חיישנים גרפן, התוצאה תהיה יחידת עיבוד אולטרה-שותף, יחידת עיבוד חיישן בעוצמה נמוכה שיכולה להתאים בתוך מראה או מגרד.

לסיכום, גרפן עומד כחומר טרנספורמטיבי עבור החיישנים והמערכות אשר תחת נהיגה אוטונומית.שילוב חסר תקדים של חשמל, מכני ומדרמי תכונות תרמי מתייחס נקודות כאב קריטיות בלידאר, מכ"ם, מצלמות ותקשורת V2X - שיפור ביצועים תוך צמצום כוח ומשקל. ייצור ושילוב אתגרים להישאר, אבל קצב ההתקדמות מרמז כי חיישנים מהופנטנים יתחיל להופיע בתוך חמש שנים כדי למנוע את היכולות האוטונומיות של גרף בטוח באמת, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם את היכולת של הפונקציונליות של הפונקציונליות של הפונקציונליות של הפונקציונליות של הפונקציונליות של הפונקציונליות של הגרף עצמו, אך קצב ההתקדמות, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם כן, אבל קצב ההתקדמות, כמו גם כן, כמו גם את היכולת של הפונקציונליות של הפונקציונליות של הפונקציונליות של הפונקציונליות של הפונקציונליות של הפונקציונליות של הפונקציונליות של הפונקציונליות של הפונקציונליות של הפונקציונליות של הפונקציונליות של הפונקציונליות של הפונקציונליות של הפונקציונליות של הפונקציונליות של הפונקציונליות של הפונקציונליות של הפונקציונליות של הפונקציונליות של הפונקציונליות של הפונקציונלי

מקורות נוספים (בתרגום חופשי:0)

  • פרויקט הדגל של פלאג'רפנוף 1 (FLT:0) – יוזמה מחקר אירופית לפיתוח יישומים גרפיים כולל חיישני רכב.
  • (ב) אלקטרוניקה: גלאי מכ"ם מבוססי Graphene עם רגישות שיא 1 ( 2022).
  • (FLT:0SPIE: Graphene Photodetectors for Car LiDARFelo: סקירה טכנית של רכיבי גרפן לידר.
  • (ב) ⁇ :0)Graphenea: Graphene Properties and ApplicationsFLT 1:1 - מדריך מעשי לתכונות גרפן עבור עיצוב חיישן.