Graphene'nin A Özerk Araç Sensörleri ve Sistemlerin Gelişimi Üzerine Etkisi

Graphene, iki boyutlu karbon atomlarının sadece bir atom kalınlığının iki boyutlu latticesi, 2004 yılında izolasyonu yapan yoğun araştırma ilgisini çekti. Olağanüstü elektrik, mekanik, termal ve optik özellikleri birçok endüstride yeni olasılıklar açtı ve otomotiv sektörü, özellikle de, grafikte, işlevsel araçların (AVs) güvenli, verimli ve güvenilir hale getirilmesi için yol açıyor.

Neden Graphene Özerk Araç Sensörleri için eşsiz bir şekilde Suited

Özerk araçlar, LiDAR, radar, kamera ve ultrasonik cihazlar dahil olmak üzere bir sensör paketine bağlıdır - çevrelerini yüksek hassasiyetle algılamak için.Her sensör türü sınırlamalara sahiptir, ancak grafiklere olağanüstü bir şekilde, taşıyıcıdaki performansı dramatik bir şekilde artırabilir. elektrik iletkenliği bakırın bu kadar daha fazla çeliktir ve neredeyse kullanılabilir ışık tutmak içindir.

Dışsal Elektriksel Davranış

Graphene'nin şarj taşıyıcıları, fotodetektör olarak hareket eder, fotoğraftabantlarda elektrik sinyaline dönüşür, geleneksel silikon fotodiodes'dan çok daha hızlı bir şekilde hareket eder. Bu, lazer pul pul pul pulbilerin uçuş süresini ölçen, bu tür hızlar aralıklı nesneler arasında ayrımı sağlar ve sistem, hızlı bir şekilde uzaydan uzak bir çarpışmadan kaçınır.

Mekanik Kuvvet ve Flexability

Bilinen en ince materyal olmasına rağmen, grafikene ağırlık vererek yaklaşık 100 kat daha güçlü ve kırılmadan% 20'ye kadar uzatılabilir. Bu güç ve esneklik kombinasyonu, titreşim hayatta kalmalı, termal bisiklet ve grafik kaplamalar nedeniyle sensörlerin riskini azaltır.Piformal kaplamalar, uzun vadeli bakım maliyetleri gibi.

Optik Transparency

Graphene, sadece olayı görünür ışık% 2,3'ünü absorbe ediyor, hala elektriksel olarak iletkenken neredeyse şeffaf hale getiriyor. Bu özellik, sensörleri sensör entegrasyonuyla birleştirir veya pencereleri birleştirirken çok fonksiyonel camlar için özellikle değerlidir.

LiDAR, Radar ve Kamera Performansı

Özerk bir araçdaki birincil sensör yöntemlerinin her biri grafikte entegrasyondan faydalanıyor. Aşağıda, LiDAR, radar ve kamera sistemlerini nasıl geliştirebileceğini incelemekteyiz, 4 ve Seviye 5 özerklik dağıtımını yavaşlatan temel kısıtlamalar ele alıyoruz.

Graphene-Enhanced LiDAR

LiDAR (Işık algılama ve Ranging), lazer pulsları ile yüksek çözünürlükte 3D haritaları oluşturur ve geri dönüş zamanını ölçür. Michigan Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, sistem kompakt ve uygun fiyatlıyken, Grafik tabanlı avalanchez fotodiodes, yüksek miktarda yüksek performanslı ürünler elde edebilir, LiDAR ünitesi 200 metreden fazla süren bir gece boyunca karanlık renkli sensörleri tespit edebilir.

Radar Sistemlerinde Grafik

Millimeter- dalga radarı, doğasal ölçümler için temeldir ve düşük gürültü rakamlarını tespit etmek (fog, kar, toz). Ancak, geleneksel radarlar sınırlı angular çözünürlüğünden muzdariptir ve yansımaları yüksek çözünürlükte dramatik olarak arttırılmaksızın genişletilebilir. Graphene alan- etkiler (GFETs) daha düşük gürültü rakamlarını azaltır.

Graphene Kameralar ve Görüntü Sensörleri

Kameralar, şerit işaretleri, trafik ışıkları ve işaret tanıma için birincil sensördür, ancak dinamik bir aralıkla ve düşük ışık performansıyla sınırlıdır. Graphene tabanlı görüntü sensörleri, ultraviyole'den gelen ışıkları, görünür spektrumda bir yayayı kapsayabilir ve kuantum kamera ile grafiksel bir görüntüyü birleştirerek, araştırmacılar 120 dB'yi daha iyi bir şekilde güçlendirdiler - 60-80 dB'nin tipik CMOS sensörlerinin aynı kameranın aynı görüntüyü yakalayabilirler.

Enerji Verimliliği ve Durability: Daha Düşük Güç, Daha Uzun Yaşam

Özerk araçlar onlarca sensör, hesap birimleri ve iletişim sistemleri çalıştırmak için önemli elektrik gücünü tüketmektedir. Her bir watt aracın aralığını genişletir - elektrikli AVlar için kritik - ve termal yönetim talepleri azaltır. Graphene, bileşen ve sistem seviyelerinde birden fazla yol sunar.

Sensör Güç Tüketimini Yeniden Üretme

Örneğin, aktif alan yüksek hassasiyete sahipken alt-1V seviyelerinde çalışabilmektedir. LiDAR için, grafiken fotodektörler Avrupa'daki jant geriliminin bir kısmındaki fotodiyomlara karşılaştırılabilir derecede sorumlu olabilir.

Termal Yönetim ve Longevity

Graphene yaklaşık 5.000 W /m·K termal iletkenliği vardır - bakırın on katı - işlemcilerde veya güç yükselticilerinden kaynaklanan ısıtımının ısıtılmasına izin vermek. Radar modüllerinde, yüksek frekanslı transistörlerin grafiklerden elde ettiği kapaklar, grafiklere göre ısıtılabilir ısı yayılabilir ısılar, 20°C'den fazla ısı yönetimi, ısı yönetimi arasındaki zaman boyunca ısıtılır.

Sistem-Level Etkileri: Veri işleme, entegrasyon ve Connectivity

İyileştirilmiş sensörler hikayenin sadece yarısıdır; Ürettikleri veriler işlenmelidir, füzyon ve gerçek zamanlı olarak hareket ederler. Graphene'nin etkisi, otonom sürüş yığınlarının arka kemiği olan bilgisayar ve iletişim alt sistemlerine genişletilir.

Graphene Electronics ile Hızlandırma Data Processing

Modern AVlar saatte sensör verilerinin terahertz frekanslarında çalışan yüksek hızlı bağlantı ve hatta mantık cihazları üreterek, tüm bunlar, sayısal ağ hızlandırıcıları, biyokatılım grafiğine göre sınırlı olan ve grafik nanoversiyonlar, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte hıza sahip olan 10 bağlantı ve hatta mantık cihazlarının hızlarını azaltabilmektedir.

Araçla her şey (V2X) İletişim

Özerk araçlar, V2X protokollerine altyapı ve diğer yol kullanıcıları ile bilgi alışverişi için güveniyor. Graphene antenler, tek bir anten, çoklu frekans gruplarının (örneğin DSRC ve 60 GHz'in yüksek bağlantılarını korumak için) ayarlanabilir. çünkü grafikte çalışan yoğunluk, yüksek çözünürlükte olan bir frekans haritaları kullanarak, tek bir anten, radyasyon modellerini elektronik olarak yeniden yapılandırabilir - kirişli parçalara kadar uzanan bir bağlantıya izin verir.

Üretim Challenges ve Yol Ahead

Olağanüstü potansiyele rağmen, grafiken'in otomotiv sensörlerindeki benimsenmesi, birçok sensör uygulaması için hala bir sanattır.Instematik grafikene, istenen seçiciliğe ve duyarlılığı elde etmek için diğer moleküller veya kuantum noktaları ile işlevselleşme gerektirir - üretim sürecine dahil etmek.

Maliyet ve Entegrasyon

Grafik tabanlı cihazlar için mevcut üretim maliyetleri, silikon eşdeğerlerinden önemli ölçüde daha yüksektir. Ancak, otomotiv endüstrisi çok kötü maliyetli ve otomatik üreticiler, araştırma-grad malzemesi için kare başına 100 $ değerindeki grafiklere ihtiyaç duymamış durumda değildir.Perzen için ölçek Ekonomileri artırmakta ve birkaç şirket - bu arada Graphenea, Applied Graphene Materials ve CVD Equipment Corporation – şimdi mevcut mekanik hasarlara karşı 100 $ değerindeki ölçümler yapmak için.

Güvenilirlik ve Güvenlik Sertifikaları

Özerk araç sensörleri, AEC-Q100 gibi katı otomotiv güvenilirlik standartlarını karşılamalıdır ve otomotiv ortamlarındaki potansiyel güvenilirlik verileri hala ısı aşırılıkta performans göstermelidir (-40C'a 125°C'ye kadar), yüksek nem ve grafikten binlerce saat süren çalışma, zamanla stabiliteyi ortaya çıkarmak için erken çalışmalar.

Future rotası ve Gelişen Uygulamaları

İleriye bakıldığında, grafikene'nin otonom araçlardaki rolü, sensörlerin enerji depolama, yapısal sağlık izleme ve insan-makine etkileşimi için haptik arayüzler gibi yeni alanlara genişletilebilir. Graphene tabanlı süper kapasiteye sahipler, acil frenleme eylemleri için güç patlamalarını veya hızlı yeniden şarj edici grafiklere yol titreşimleri olmadan enerji hasatını sağlayabilirler.

Çeşitli araştırma grupları, grafiksel sinaps ve nöronlara sığabilecek bir grafiksel nöromorfik bilgisayar elementlerini de araştırıyor ve gerçek zamanlı olarak öğrenilen ve adapte olabilecek enerji verimli bir algı sistemleri sunuyor.Eğer bu tür cihazlar doğrudan grafik sensörleri ile entegre edilebilirse, sonuç bir yan aynaya sığabilecek düşük güç sensörü işleme ünitesi olurdu.

Sonuç olarak, grafikene, güç ve ağırlık azaltırken, elektrik, mekanik ve termal özellikler LiDAR'daki kritik ağrı noktalarına hitap eder ve V2X iletişiminde performans geliştirirken, güç ve ağırlık artışın arttırılması, ancak ilerleme hızının önümüzdeki beş ila on yıl içinde üretim araçlarında ortaya çıkmasını önerir.

[0] Daha fazla okuma için Dış kaynaklar: