隨著可穿戴電子設(shè)備的普及，現(xiàn)階段的傳感器已經(jīng)有了新一輪的革新，傳感器會趨向于智能化和數(shù)字化，并且有自己的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

產(chǎn)品技術(shù)的突破性進(jìn)展，應(yīng)用場景的持續(xù)深入，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的陸續(xù)出臺，上下游市場需求的不斷提升，都推動著傳感器產(chǎn)業(yè)日益走向成熟，這或許就是智能傳感器被稱為21世界極具影響力的高新技術(shù)的原因。

       現(xiàn)階段的可穿戴電子設(shè)備不斷的進(jìn)行技術(shù)突破和創(chuàng)新，傳感器的發(fā)展方向開始偏向智能，同時加之政策對高科技的支持，

　　目前傳感器類型很多，包括感知壓力的蘋果手機(jī)3D touch，察覺手指懸停的三星AirView，也有可折疊、透明和拉伸的傳感器，但他們的成果集多種傳感器功能于一身，以凝膠和硅樹脂為原材料，工藝簡單、造價低廉且容易獲得，易于規(guī)模化生產(chǎn)，每平方米成本僅數(shù)美元。其延展性強(qiáng)，適用于房間內(nèi)壁的任何表面或可穿戴設(shè)備，亦可作為機(jī)器人的“皮膚”，使機(jī)器人檢測到人類存在并且足夠“柔軟”，使人-機(jī)交互環(huán)境更加安全。

　　柔性可穿戴電子傳感器解決了傳感器的小型化 、集成化 、智能化發(fā)展問題，這些新型柔性傳感器在電子皮膚 、生物醫(yī)藥、可穿戴電子產(chǎn)品和航空航天中有重要作用。

　　柔性可穿戴電子傳感器的轉(zhuǎn)換機(jī)制

　　有效地將外部刺激轉(zhuǎn)化為電信號是柔性可穿戴電子傳感器監(jiān)測身體健康狀況的關(guān)鍵技術(shù)。柔性可穿戴電子傳感器的信號轉(zhuǎn)換機(jī)制主要分為壓阻、電容和壓電三大部分。

　　1，壓阻

　　壓阻傳感器可以將外力轉(zhuǎn)換成電阻的變化(與施加壓力的平方根成正比)，進(jìn)而可以方便地用電學(xué)測試系統(tǒng)間接探測外力變化。而導(dǎo)電物質(zhì)間導(dǎo)電路徑的變化是獲得壓阻傳感信號的常見機(jī)理。由于其簡單的設(shè)備和信號讀出機(jī)制，這類傳感器得到廣泛應(yīng)用。程文龍等發(fā)展了一種簡單實(shí)用的高靈敏壓阻傳感器，其在彈性基底上構(gòu)筑了金納米線薄層和電極陣列。這種器件具有 13～50000 Pa寬的檢測范圍。為了增強(qiáng)靈敏性，實(shí)現(xiàn)對接觸力的掃描，鮑哲楠等利用具有錐狀微結(jié)構(gòu)的壓阻傳感器制備了一種可以向大腦傳遞觸覺信息的電子皮膚。

　　2，電容

　　容是衡量平行板間容納電荷能力的物理量。傳統(tǒng)的電容傳感器通過改變正對面積s和平行板間距d來探測不同的力,例如壓力，剪切力等。電容式傳感器的主要優(yōu)勢在于其對力的敏感性強(qiáng),可以實(shí)現(xiàn)低能耗檢測微小的靜態(tài)力。鮑哲楠等在彈性基底上制備了電容型透明可拉伸的碳納米管傳感器,對壓力和拉力同時有響應(yīng)。

　　3，壓電

　　壓電材料是指在機(jī)械壓力下可以產(chǎn)生電荷的特殊材料。這種壓電特性是由存在的電偶極矩導(dǎo)致的。 電偶極矩的獲得是靠取向的非中心對稱晶體結(jié)構(gòu)變形，或者孔中持續(xù)存在電荷的多孔駐極體。壓電系數(shù)是衡量壓電材料能量轉(zhuǎn)換效率的物理量，壓電系數(shù)越高，能量轉(zhuǎn)換的效率就越高。高靈敏，快速響應(yīng)和高壓電系數(shù)的壓電材料被廣泛應(yīng)用于將壓力轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器。

　　柔性可穿戴電子傳感器科技研究的新動態(tài)

　　1，基于平面型微型超級電容器的芯片式紙基集成器件

　　平面型微型超級電容器(MSC)作為一種新型的微型電化學(xué)儲能器件，與傳統(tǒng)的夾層式固態(tài)超級電容器相比，其突出優(yōu)點(diǎn)是能夠容易地與傳感器及其它電子器件進(jìn)行有效的集成。而柔性傳感器由于能被穿戴或者植入人體并能夠檢測周圍環(huán)境信息而在醫(yī)療健康領(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注。

　　來自中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所清潔能源化學(xué)與材料實(shí)驗室的閻興斌研究員(通訊作者)等通過絲網(wǎng)印刷技術(shù)在濾紙表面形成了金屬Ni叉指化集流體，并結(jié)合后續(xù)的電鍍技術(shù)增強(qiáng)了集流體的導(dǎo)電性，同時抑制了金屬Ni在紙基表面的擴(kuò)散，形成了分辨率較高的圖案化集流體。在Ni表面通過電化學(xué)沉積MnO2或者聚吡咯(PPy)活性材料，并滴凃凝膠電解質(zhì)，構(gòu)筑了基于MnO2的對稱性超級電容器以及基于MnO2和PPy的非對稱超級電容器。

　　2，高度靈敏的柔性電容傳感器

　　近日，美國哈佛大學(xué)Conor J. Walsh課題組制備出一種高度靈敏的柔性電容傳感器，發(fā)表在Advanced Materials Technologies的“Batch Fabrication of Customizable Silicone-Textile Composite Capacitive Strain Sensors for Human Motion Tracking”的文章。該研究團(tuán)隊將導(dǎo)電針織物與硅膠結(jié)合在一起，以基于批量層的生產(chǎn)方法制造我們的傳感器。將硅氧烷膜作為電介質(zhì)層澆鑄固化。然后通過施加較薄的硅樹脂鑄件將導(dǎo)電織物粘附到每個表面上，通過輥施加壓力將織物施加在表面上產(chǎn)生了完整的傳感器片，然后可以使用激光精確地切割任意形狀的傳感器。另一個優(yōu)點(diǎn)是從相同的片材切割出的相同的傳感器可以具有一致的基線電容值。激光切割工藝還在導(dǎo)電織物邊緣處引導(dǎo)纖維，防止電極短路。

　　3，新型柔性傳感器

　　加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)開發(fā)出一種新型柔性傳感器，可滿足未來折疊裝置對傳感器的要求。這種傳感器是在硅膠層之間夾上一種高導(dǎo)電凝膠，硅膠層可檢測到不同類型的觸摸，包括滑動和敲擊，并且可以拉伸、折疊或彎曲。

　　未來，隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，以及柔性基質(zhì)材料的發(fā)展，將會有更多種類的柔性傳感器被開發(fā)出來，應(yīng)用于不同領(lǐng)域。作為核心部件之一的柔性可穿戴電子傳感器，以其裝置的寬量程靈敏度、響應(yīng)時間、便攜性、使用舒適性和多功能集成等特點(diǎn)已經(jīng)成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)，激發(fā)了國內(nèi)外研究人員對柔性可穿戴電子傳感器的研究和開發(fā)。

　　可穿戴智能設(shè)備在這幾年發(fā)展迅速，而伴隨柔性材料的不斷發(fā)展，可穿戴智能設(shè)備的市場會不斷擴(kuò)大。