近日，著名互聯網企業Facebook改名為“Meta”(元)，宣布全力進軍元宇宙。
現(xian)在(zai)，元(yuan)宇宙已經(jing)成為一(yi)個炙手(shou)可熱的(de)(de)概念(nian)。要(yao)(yao)實現(xian)元(yuan)宇宙這個想法，需要(yao)(yao)借(jie)助許多設備和內(nei)容，像VR、AR等技術，視覺、聽覺等硬(ying)件我(wo)們大都已經(jing)實現(xian)，然而(er)要(yao)(yao)怎么在(zai)元(yuan)宇宙里(li)再現(xian)人的(de)(de)觸覺和味(wei)覺等感官呢?
柔(rou)性傳(chuan)感(gan)器(qi)就是(shi)實(shi)現觸覺，制造“電(dian)子(zi)皮(pi)膚(fu)”的基石，Facebook一改名Meta就立馬宣布基于(yu)柔(rou)性傳(chuan)感(gan)器(qi)研制“電(dian)子(zi)皮(pi)膚(fu)”，可見柔(rou)性傳(chuan)感(gan)器(qi)的重要性。本文帶(dai)你看看什么(me)是(shi)柔(rou)性傳(chuan)感(gan)器(qi)，以(yi)及它(ta)的發(fa)展潛(qian)力和技(ji)術趨勢。
“柔性時代”已然來臨，成(cheng)為業(ye)內(nei)人士(shi)的共識。而作(zuo)為柔性電子設備的重要組成(cheng)部分，柔性傳感(gan)器正在從基礎研究(jiu)向產業(ye)化方(fang)向發展。
利用柔性傳感(gan)器和導電(dian)體，科學家可以(yi)將外界(jie)的受力或受熱(re)情況轉換為(wei)電(dian)信號，傳遞(di)給(gei)機器人(ren)的電(dian)腦進行(xing)信號處理，這樣就可以(yi)制作成(cheng)透明、柔韌、可延展(zhan)、可自由彎(wan)曲折疊、可穿戴的電(dian)子皮(pi)膚，以(yi)便實(shi)時精準的監測(ce)出人(ren)體各(ge)項(xiang)指標。
柔性傳感器有什么特點?
柔性(xing)傳(chuan)感器是指(zhi)采用柔性(xing)材料制成的(de)傳(chuan)感器，具(ju)有(you)良好(hao)的(de)柔韌性(xing)、延展性(xing)、甚至(zhi)可(ke)(ke)自由彎曲甚至(zhi)折疊，而且結構形式靈活(huo)多樣，可(ke)(ke)根據測(ce)量(liang)條件的(de)要求任意布(bu)置，能(neng)夠非(fei)常方便地對復(fu)雜(za)被測(ce)量(liang)進(jin)行檢測(ce)。
柔(rou)性(xing)傳感器的(de)優勢讓它有非常好的(de)應用(yong)前景(jing)，包括在醫(yi)療(liao)電子、環境(jing)監測(ce)(ce)和(he)可(ke)穿戴等領域。例(li)如在環境(jing)監測(ce)(ce)領域，科學家將制(zhi)作成的(de)柔(rou)性(xing)傳感器置(zhi)于設備中(zhong)，可(ke)監測(ce)(ce)臺風(feng)和(he)暴雨的(de)等級;在可(ke)穿戴方面，柔(rou)性(xing)的(de)電子產(chan)品更易于測(ce)(ce)試皮膚的(de)相關參數，因(yin)為(wei)人的(de)身體不是平面的(de)。
那么，對(dui)于柔性傳感(gan)器(qi)而(er)言關鍵是什么?以(yi)現在被廣泛用于醫療、環境檢測等領(ling)域的(de)柔性可穿(chuan)戴電子傳感(gan)器(qi)為(wei)例，其信號轉換機制主要(yao)分為(wei)壓阻、電容和(he)壓電三大部分。
壓 阻
壓(ya)(ya)阻傳感器可以(yi)將外力轉換成(cheng)電(dian)阻的(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)(與(yu)施加壓(ya)(ya)力的(de)(de)平方(fang)根(gen)成(cheng)正比)，進(jin)而可以(yi)方(fang)便地用電(dian)學測(ce)試系統間接探測(ce)外力變(bian)化(hua)(hua)。而導電(dian)物質(zhi)間導電(dian)路徑的(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)是獲得壓(ya)(ya)阻傳感信號的(de)(de)常(chang)見機理。由于其簡單的(de)(de)設備和信號讀出機制，這類傳感器得到廣泛應用。
程文龍(long)等發展(zhan)了一種(zhong)(zhong)簡單(dan)實用(yong)的高靈敏壓阻傳感器(qi)，其在彈性基底(di)上構筑(zhu)了金(jin)納米線薄層和電極陣列。這(zhe)種(zhong)(zhong)器(qi)件(jian)具有 13～50000 Pa寬的檢測范圍(wei)。為了增強靈敏性，實現對接觸力的掃描，鮑哲(zhe)楠(nan)等利用(yong)具有錐狀微結構的壓阻傳感器(qi)制備了一種(zhong)(zhong)可以向大腦傳遞觸覺信息(xi)的電子皮(pi)膚。
電 容
電(dian)容(rong)(rong)是衡量(liang)平行板間容(rong)(rong)納電(dian)荷能力(li)的物理量(liang)。傳(chuan)統的電(dian)容(rong)(rong)傳(chuan)感器通(tong)過改變正對面積s和平行板間距d來探測不同(tong)的力(li),例如壓(ya)力(li)，剪切力(li)等(deng)。
電(dian)(dian)容式傳(chuan)感器的(de)主要優勢在(zai)于其對力(li)的(de)敏(min)感性(xing)強,可以實(shi)現低能耗檢測微(wei)小的(de)靜態(tai)力(li)。鮑哲(zhe)楠(nan)等在(zai)彈性(xing)基底上制備(bei)了電(dian)(dian)容型透明可拉(la)(la)伸的(de)碳(tan)納(na)米管傳(chuan)感器,對壓力(li)和拉(la)(la)力(li)同時有(you)響(xiang)應。
壓 電
壓(ya)(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)材(cai)料是(shi)(shi)指在機械壓(ya)(ya)(ya)(ya)力下可以產生電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)荷的(de)(de)(de)特殊材(cai)料。這種(zhong)壓(ya)(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)特性是(shi)(shi)由存在的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)偶極(ji)矩導致的(de)(de)(de)。電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)偶極(ji)矩的(de)(de)(de)獲得(de)是(shi)(shi)靠(kao)取向的(de)(de)(de)非(fei)中(zhong)心對(dui)稱晶體(ti)結構變(bian)形，或者孔中(zhong)持(chi)續存在電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)荷的(de)(de)(de)多孔駐極(ji)體(ti)。壓(ya)(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)系數(shu)是(shi)(shi)衡量(liang)壓(ya)(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)材(cai)料能量(liang)轉換效率的(de)(de)(de)物理量(liang)，壓(ya)(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)系數(shu)越(yue)高，能量(liang)轉換的(de)(de)(de)效率就越(yue)高。高靈敏(min)，快速(su)響(xiang)應(ying)和高壓(ya)(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)系數(shu)的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)材(cai)料被廣泛應(ying)用于將(jiang)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力轉換為電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)信號的(de)(de)(de)傳感器。
柔性材料迅速發展成為催化劑
柔(rou)(rou)(rou)(rou)(rou)性(xing)傳感器為何成為趨(qu)勢，自然是(shi)(shi)隨著柔(rou)(rou)(rou)(rou)(rou)性(xing)材(cai)(cai)料(liao)的(de)發展應運而生。柔(rou)(rou)(rou)(rou)(rou)性(xing)材(cai)(cai)料(liao)是(shi)(shi)與(yu)剛(gang)性(xing)材(cai)(cai)料(liao)相對應的(de)概念，一般，柔(rou)(rou)(rou)(rou)(rou)性(xing)材(cai)(cai)料(liao)具有柔(rou)(rou)(rou)(rou)(rou)軟(ruan) 、低模量 、易(yi)變(bian)形等屬性(xing) 目前制(zhi)作柔(rou)(rou)(rou)(rou)(rou)性(xing)傳感器的(de)材(cai)(cai)料(liao)有很多，主要是(shi)(shi)金屬材(cai)(cai)料(liao)、無機半導體(ti)材(cai)(cai)料(liao)、有機材(cai)(cai)料(liao)和柔(rou)(rou)(rou)(rou)(rou)性(xing)基底。
1、柔性基底
為了(le)滿足柔性電(dian)子器件的要(yao)求，輕(qing)薄(bo)、透明、柔性和拉伸性好、絕緣耐(nai)腐蝕等性質(zhi)成為了(le)柔性基底的關鍵指標(biao)。
在眾(zhong)多柔性(xing)(xing)(xing)基底(di)的(de)(de)(de)選(xuan)擇中，聚二甲基硅氧烷(PDMS)成(cheng)為了人們的(de)(de)(de)首選(xuan)。它的(de)(de)(de)優(you)勢(shi)包括方便易(yi)得、化學性(xing)(xing)(xing)質穩定(ding)、透明和(he)熱穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)好等。尤其(qi)在紫(zi)外光下粘(zhan)附區和(he)非粘(zhan)附區分明的(de)(de)(de)特(te)性(xing)(xing)(xing)使(shi)其(qi)表面可(ke)以(yi)很(hen)容(rong)易(yi)地粘(zhan)附電子材(cai)料。很(hen)多柔性(xing)(xing)(xing)電子設備(bei)(bei)通過(guo)降低基底(di)的(de)(de)(de)厚度(du)來獲得顯著的(de)(de)(de)彎曲性(xing)(xing)(xing);然而，這(zhe)種方法局限(xian)于近乎平(ping)整的(de)(de)(de)基底(di)表面。相比(bi)之下,可(ke)拉伸的(de)(de)(de)電子設備(bei)(bei)可(ke)以(yi)完全粘(zhan)附在復雜和(he)凹凸不(bu)平(ping)的(de)(de)(de)表面上。
目(mu)前,通常有兩種(zhong)策略來實現可(ke)穿戴傳感(gan)器的(de)(de)拉(la)伸(shen)性(xing)(xing)。第(di)一種(zhong)方(fang)(fang)法是(shi)在(zai)柔性(xing)(xing)基(ji)底上直接鍵合(he)低楊氏模量的(de)(de)薄導電(dian)材料。第(di)二(er)種(zhong)方(fang)(fang)法是(shi)使用本身可(ke)拉(la)伸(shen)的(de)(de)導體組裝器件(jian)。通常是(shi)由導電(dian)物(wu)質混合(he)到(dao)彈性(xing)(xing)基(ji)體中制備。
2、金屬材料
金屬(shu)材料(liao)一般為金銀銅等導(dao)(dao)(dao)(dao)體材料(liao)，主要用于電極(ji)和(he)導(dao)(dao)(dao)(dao)線。對于現代印(yin)刷工藝(yi)而言，導(dao)(dao)(dao)(dao)電材料(liao)多選用導(dao)(dao)(dao)(dao)電納(na)(na)米(mi)(mi)油墨，包括納(na)(na)米(mi)(mi)顆粒(li)和(he)納(na)(na)米(mi)(mi)線等。金屬(shu)的納(na)(na)米(mi)(mi)粒(li)子(zi)除(chu)了具有良好的導(dao)(dao)(dao)(dao)電性外，還可以燒結成薄膜或(huo)導(dao)(dao)(dao)(dao)線。
3、無機半導體材料
以ZnO和ZnS為代表的無機半導體材料由(you)于(yu)其出色的壓電特性，在可(ke)穿戴(dai)柔性電子傳感器領域(yu)顯(xian)示出了廣(guang)闊的應(ying)用(yong)前景。
一種基于直接(jie)將機械能轉換為光(guang)(guang)學信號的(de)(de)柔(rou)性(xing)壓力(li)傳感(gan)器被開發(fa)(fa)(fa)出來。這種矩陣利用了Zn S:Mn 顆粒的(de)(de)力(li)致發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)性(xing)質。力(li)致發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)的(de)(de)核心是壓電效應引發(fa)(fa)(fa)的(de)(de)光(guang)(guang)子發(fa)(fa)(fa)射(she)。壓電 Zn S 的(de)(de)電子能帶在壓力(li)作用下(xia)產(chan)生壓伏效應而產(chan)生傾斜，這樣可以(yi)促進Mn2+的(de)(de)激發(fa)(fa)(fa)，接(jie)下(xia)來的(de)(de)去激發(fa)(fa)(fa)過程發(fa)(fa)(fa)射(she)出黃光(guang)(guang)(580nm左右)。
一種快速響應(響應時(shi)間小于10ms)的傳感器(qi)就是由這種力(li)(li)致發(fa)光轉換(huan)過(guo)程(cheng)所(suo)得(de)到，通(tong)過(guo)自(zi)上而下的光刻工藝，其空(kong)間分辨率可達 100μm。這種傳感器(qi)可以(yi)記錄單點滑移的動(dong)態壓力(li)(li)，其可以(yi)用(yong)于辨別簽名(ming)者筆跡(ji)和(he)通(tong)過(guo)實時(shi)獲得(de)發(fa)射強度曲線來掃描二維平面壓力(li)(li)分布。所(suo)有的這些(xie)特點使得(de)無機半導體材料成為未來快速響應和(he)高分辨壓力(li)(li)傳感器(qi)材料領域最有潛力(li)(li)的候選者之一。
4、有機材料
大規模壓力傳感(gan)器陣列(lie)對(dui)未來可穿戴(dai)傳感(gan)器的(de)發展非(fei)常重要。基于壓阻和電容信號(hao)機(ji)制的(de)壓力傳感(gan)器存在信號(hao)串擾，導致了(le)測量的(de)不準確，這個問題成為發展可穿戴(dai)傳感(gan)器最大的(de)挑戰之一。
由于晶體管完美的信號轉換和放大性能，晶體管的使用為減少信號串擾提供了可能。因此，在可穿戴傳感器和人工智能領域(yu)的(de)很(hen)多研究(jiu)都是圍(wei)繞如何(he)獲得大(da)規模(mo)柔性壓敏晶體管展開的(de)。
典型的場效應晶體管是由源(yuan)極(ji)、漏極(ji)、柵(zha)極(ji)、介(jie)電(dian)層和半導體層五部分構成。根據多(duo)數載流(liu)子的類型可以分為p型(空(kong)穴)場效應晶體管和n型(電(dian)子)場效應晶體管。
傳(chuan)統上用于場效(xiao)應(ying)晶(jing)體管研(yan)究的(de)p型(xing)聚(ju)合物材料主要(yao)是噻吩(fen)類聚(ju)合物，其中最為成(cheng)功的(de)例子(zi)便(bian)是聚(ju)(3-己基(ji)噻吩(fen))(P3HT)體系。萘四酰亞(ya)二胺(NDI)和苝四酰亞(ya)二胺(PDI)顯示了良好的(de)n型(xing)場效(xiao)應(ying)性能，是研(yan)究最為廣泛(fan)的(de)n型(xing)半導體材料，被廣泛(fan)應(ying)用于小(xiao)分子(zi)n型(xing)場效(xiao)應(ying)晶(jing)體管當中。
通常(chang)晶(jing)(jing)體(ti)管參數(shu)有(you)載流(liu)子(zi)遷移(yi)率、運(yun)行電壓(ya)和(he)開(kai)/關電流(liu)比等(deng)。與無(wu)機半導體(ti)結構相比，有(you)機場效應晶(jing)(jing)體(ti)管(OFET)具有(you)柔性高和(he)制備成本(ben)低的(de)優點,但也有(you)載流(liu)子(zi)遷移(yi)率低和(he)操作電壓(ya)大的(de)缺點。
5、碳材料
柔性可(ke)穿戴電子傳(chuan)感器(qi)常用(yong)的碳材(cai)料有(you)碳納米管和石墨(mo)烯(xi)等。碳納米管具有(you)結晶度高、導電性好、比表面積大(da)、微(wei)孔(kong)大(da)小可(ke)通過合成工(gong)藝加以控(kong)制，比表面利用(yong)率可(ke)達(da)100%的特點。
石(shi)墨(mo)烯具(ju)有輕(qing)薄透(tou)明，導電(dian)導熱性(xing)好等(deng)特點。在傳感技術、移動(dong)通訊(xun)、信息(xi)技術和(he)電(dian)動(dong)汽車等(deng)方面具(ju)有極(ji)其重要和(he)廣闊的應用前景。
在碳納(na)米管的應(ying)用(yong)上(shang)，利用(yong)多臂碳納(na)米管和銀復合(he)并通(tong)過印(yin)刷方式(shi)得到的導(dao)(dao)電聚合(he)物傳感器，在140%的拉伸下，導(dao)(dao)電性仍然高達20S/cm。
在(zai)碳納(na)米(mi)管(guan)和石(shi)墨烯的綜合應(ying)用(yong)上，制(zhi)備了(le)可以高度拉伸的透明場(chang)效應(ying)晶體(ti)管(guan)，其(qi)結(jie)合了(le)石(shi)墨烯/單(dan)壁碳納(na)米(mi)管(guan)電(dian)極(ji)和具(ju)有褶皺的無機介(jie)電(dian)層(ceng)單(dan)壁碳納(na)米(mi)管(guan)網格通(tong)道。由于存在(zai)褶皺的氧化(hua)鋁(lv)介(jie)電(dian)層(ceng),在(zai)超過一千次20%幅度的拉伸-舒張(zhang)循環下，沒有漏(lou)極(ji)電(dian)流變化(hua)，顯示出了(le)很好的可持續性。
柔性傳感器種類繁多
柔(rou)(rou)(rou)性(xing)(xing)(xing)傳感(gan)(gan)器(qi)種類較多(duo)，分類方式也多(duo)樣化(hua) 。按照用途分類，柔(rou)(rou)(rou)性(xing)(xing)(xing)傳感(gan)(gan)器(qi)包括柔(rou)(rou)(rou)性(xing)(xing)(xing)壓力傳感(gan)(gan)器(qi) 、柔(rou)(rou)(rou)性(xing)(xing)(xing)氣體(ti)傳感(gan)(gan)器(qi) 、柔(rou)(rou)(rou)性(xing)(xing)(xing)濕度(du)傳感(gan)(gan)器(qi) 、柔(rou)(rou)(rou)性(xing)(xing)(xing)溫度(du)傳感(gan)(gan)器(qi) 、柔(rou)(rou)(rou)性(xing)(xing)(xing) 應變(bian)傳感(gan)(gan)器(qi) 、柔(rou)(rou)(rou)性(xing)(xing)(xing)磁阻抗傳感(gan)(gan)器(qi)和柔(rou)(rou)(rou)性(xing)(xing)(xing)熱(re)流量(liang)傳感(gan)(gan)器(qi)等。
按照感知機理分類，柔(rou)(rou)性傳(chuan)(chuan)(chuan)感器包括(kuo)柔(rou)(rou)性電阻(zu)式(shi)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器 、柔(rou)(rou)性電容式(shi)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器 、柔(rou)(rou)性壓(ya)磁式(shi)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器和柔(rou)(rou)性電感式(shi)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器等 。
接(jie)下(xia)來，列(lie)舉一些目前(qian)應用(yong)較多的柔(rou)性傳感器(qi)。
柔性圖像感應陣列
柔(rou)性電子設備的(de)光(guang)敏性是(shi)柔(rou)性成像傳感系統(tong)，生(sheng)物健康監測(ce)和遙控的(de)技術(shu)核心(xin)。設計具(ju)有新材(cai)(cai)料和結(jie)構(gou)的(de)柔(rou)性平臺(tai)來(lai)開發高感測(ce)性能光(guang)電探測(ce)器是(shi)十(shi)分必要的(de)，為了實現快速響(xiang)應和寬帶寬，低維度材(cai)(cai)料得到認可(ke)，包括納(na)米(mi)(mi)線、納(na)米(mi)(mi)帶、2D材(cai)(cai)料和納(na)米(mi)(mi)復合材(cai)(cai)料。這些基(ji)于納(na)米(mi)(mi)材(cai)(cai)料的(de)可(ke)穿戴式光(guang)電探測(ce)器在感測(ce)平臺(tai)上是(shi)可(ke)拉伸，可(ke)彎曲(qu)，重量輕和透明的(de)，并且由于它們在將來(lai)的(de)人性化應用(yong)中的(de)潛(qian)在價值受到極大關注。
2017年(nian)合肥工(gong)業大(da)學與韓國(guo)成均館大(da)學近期組成聯合科(ke)研團隊，提出了(le)一種新的(de)界面限域外延生(sheng)(sheng)長(chang)方法，成功制(zhi)備出高(gao)質量大(da)晶粒非(fei)層狀結構硒化(hua)鎳(nie)薄膜。他們通過硒化(hua)鎳(nie)微米帶(dai)陣(zhen)列的(de)圖形化(hua)生(sheng)(sheng)長(chang)，構筑高(gao)性(xing)(xing)能且均勻性(xing)(xing)好的(de)光探測器陣(zhen)列，為(wei)柔性(xing)(xing)圖像傳感器的(de)實現(xian)奠定了(le)基礎。
柔性氣體傳感器
柔(rou)性(xing)氣體(ti)(ti)傳(chuan)感(gan)(gan)器在電極(ji)表面布(bu)置對(dui)(dui)氣體(ti)(ti)敏感(gan)(gan)的(de)薄(bo)膜材料(liao)，其基底是柔(rou)性(xing)的(de)，具(ju)(ju)備輕便(bian)、柔(rou)韌易彎曲(qu)，可大(da)面積制(zhi)作等(deng)特點(dian)，薄(bo)膜材料(liao)也具(ju)(ju)備更高的(de)敏感(gan)(gan)性(xing)和相對(dui)(dui)簡便(bian)的(de)制(zhi)作工藝而備受關注。這很好地滿足(zu)了特殊環(huan)境下(xia)氣體(ti)(ti)傳(chuan)感(gan)(gan)器的(de)便(bian)攜、低功耗等(deng)需求，打(da)破了以往氣體(ti)(ti)傳(chuan)感(gan)(gan)器不(bu)易攜帶、測量范圍不(bu)全面、量程(cheng)小、成本高等(deng)不(bu)利因(yin)素，可對(dui)(dui)乙(yi)醇氣體(ti)(ti)進行(xing)簡單精(jing)確的(de)檢測。
河北工業大學材料科學與工程學院苑文(wen)靜(jing)副(fu)研究員(yuan)、殷福星教授團隊(dui)研發出一(yi)種基于三維(wei)Mxene框架(3D-M)的高性能柔性VOCs(揮發性有機(ji)化(hua)合物)化(hua)學電阻型傳感(gan)器，可在室溫下檢測極寬濃度范圍的VOCs。
柔性濕度傳感器
濕(shi)(shi)度傳(chuan)感(gan)器(qi)主要有電(dian)(dian)阻式、電(dian)(dian)容(rong)式兩大類。濕(shi)(shi)敏(min)電(dian)(dian)阻器(qi)特點是在(zai)基片(pian)上覆蓋(gai)一層用感(gan)濕(shi)(shi)材料制成的(de)膜(mo)，當空氣中的(de)水蒸汽吸附在(zai)感(gan)濕(shi)(shi)膜(mo)上時，元(yuan)件的(de)電(dian)(dian)阻率和(he)電(dian)(dian)阻值都發生(sheng)變(bian)化(hua)，利用這一特性即可測量濕(shi)(shi)度。濕(shi)(shi)敏(min)電(dian)(dian)容(rong)器(qi)一般(ban)是用高分(fen)子薄膜(mo)制成，常用的(de)高分(fen)子材料有聚(ju)苯乙(yi)烯(xi)、聚(ju)酞亞胺、酪酸醋(cu)酸纖(xian)維(wei)等(deng)。濕(shi)(shi)度傳(chuan)感(gan)器(qi)正(zheng)從(cong)簡單(dan)的(de)濕(shi)(shi)敏(min)元(yuan)件向集成化(hua)、智能化(hua)。
多(duo)參數檢測的(de)方(fang)向迅速(su)發展，傳統的(de)干濕球濕度(du)計或毛發濕度(du)計已無法滿足現(xian)代科技發展的(de)需要。
柔性(xing)濕(shi)度(du)傳感(gan)器(qi)以低(di)成本、低(di)能耗、易于制(zhi)(zhi)造(zao)和易集成到智(zhi)能系統(tong)制(zhi)(zhi)造(zao)等優點已被(bei)廣泛研究。制(zhi)(zhi)作該類柔性(xing)濕(shi)度(du)傳感(gan)器(qi)的(de)基底(di)材料(liao)與其他(ta)柔性(xing)傳感(gan)器(qi)類似，制(zhi)(zhi)造(zao)濕(shi)度(du)敏感(gan)膜的(de)方法也有很多，包括浸涂(tu) 、旋轉涂(tu)料(liao) 、絲網(wang)印(yin)刷和噴墨印(yin)刷等。
柔性壓力傳感器
柔性壓力傳感器在智能服裝、智能運動、機器人“皮膚”等方面有廣泛運用。聚偏氟乙烯、硅橡膠、聚酞亞胺等作為其基底材料已廣泛用于柔性壓力傳感器的制作，它們有別于采用金屬應變的測力傳感器和采用n型半導體芯片的擴散型普通(tong)壓(ya)力(li)傳感器，具有(you)較好的柔韌(ren)性(xing)、導(dao)電性(xing)及壓(ya)阻特性(xing)。
2020年，復旦大學武(wu)利民教授課題組展(zhan)示了一種基于Fowler-Nordheim隧穿效(xiao)(xiao)應的(de)(de)設計思想(xiang)，解決了壓(ya)力(li)(li)傳感器(qi)(qi)固有(you)的(de)(de)靈敏度(du)和密度(du)等無法共存的(de)(de)限(xian)制(zhi)性問題。該(gai)技(ji)術(shu)通過旋涂(tu)分散在聚二(er)甲基硅氧烷中的(de)(de)極低(di)含量的(de)(de)海膽狀(zhuang)空心碳球(小于1.5 wt%)來(lai)制(zhi)造具有(you)超(chao)高(gao)靈敏度(du)和感測密度(du)的(de)(de)壓(ya)力(li)(li)傳感器(qi)(qi)，它可以通過工業上(shang)可行且可擴(kuo)展(zhan)的(de)(de)旋涂(tu)方法來(lai)制(zhi)造，從而(er)為實現超(chao)高(gao)靈敏度(du)柔性壓(ya)力(li)(li)傳感器(qi)(qi)在各種表面和體內環(huan)境中的(de)(de)大規模生產和應用提供(gong)了有(you)效(xiao)(xiao)途徑。
結語
柔性智(zhi)能(neng)傳感器的應(ying)用前景一(yi)路向(xiang)好，但是其產業(ye)化(hua)的過程中一(yi)定將(jiang)面臨很多挑戰(zhan)。
目前，柔(rou)性(xing)傳感器許多技術仍停留(liu)在(zai)研究階段，柔(rou)性(xing)傳感器產(chan)業鏈(lian)整(zheng)體亟待提(ti)高(gao)。就技術本身而言，傳感器本身的穩定性(xing)、耐磨損性(xing)等還需要(yao)進(jin)一(yi)步提(ti)高(gao)。而從整(zheng)個(ge)產(chan)業鏈(lian)的配套來(lai)說(shuo)，柔(rou)性(xing)電路、柔(rou)性(xing)存儲，以及軟硬連(lian)接等環(huan)節也需要(yao)跟進(jin)步伐。
柔性傳感器(qi)搞出來了(le)，元宇宙的(de)大門離我們也就不(bu)遠了(le)。
資(zi)訊來源：物聯傳媒
