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阻礙柔性傳感器發(fā)展的難題有哪些？

作為一種靈活的電子元器件，柔性傳感器是伴隨著物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴設(shè)備火起來(lái)的。據(jù)悉，科學(xué)家曾將柔性傳感器用于可穿戴醫(yī)

療產(chǎn)品上，幫助病人搜集相關(guān)醫(yī)療數(shù)據(jù)，后來(lái)很多便捷式的柔性可穿戴產(chǎn)品相繼出現(xiàn)……近幾年，很少在網(wǎng)上看到柔性傳感器

相關(guān)的新聞報(bào)道，究其原因，最關(guān)鍵的還是尚未解決柔性傳感器技術(shù)很多的商業(yè)化難題。

柔性傳感器有哪些作用？

要了解柔性傳感器，首先要明白柔性電子的概念，柔性電子涉及很多領(lǐng)域，近日華為發(fā)布的柔性可折疊手機(jī)也采用了柔性電子

技術(shù)，一般的柔性電子采用有機(jī)和無(wú)機(jī)材料混合制造，具有非常好的柔韌性。柔性傳感器是利用柔性材料制作的傳感器，這種

傳感器具有非常強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，同時(shí)隨著物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的發(fā)展，很多柔性傳感器具有集成度高和智能化的特點(diǎn)。

柔性傳感器的優(yōu)勢(shì)讓它有非常好的應(yīng)用前景，包括在醫(yī)療電子、環(huán)境監(jiān)測(cè)和可穿戴等領(lǐng)域。例如在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，科學(xué)家將制

作成的柔性傳感器置于設(shè)備中，可監(jiān)測(cè)臺(tái)風(fēng)和暴雨的等級(jí)；在可穿戴方面，柔性的電子產(chǎn)品更易于測(cè)試皮膚的相關(guān)參數(shù)，因?yàn)?/span>

人的身體不是平的。

阻礙柔性傳感器發(fā)展的難題有哪些？

首先是材料，目前制作柔性傳感器的材料有很多，主要是金屬材料、無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料、有機(jī)材料和柔性基底，以金屬材料來(lái)

說(shuō)，運(yùn)用金銀銅等導(dǎo)體材料做電極和導(dǎo)線這個(gè)難度不大；無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料包括很多，據(jù)悉，科學(xué)家曾采用以ZnO和ZnS為材料制

作了一種柔性傳感器，利用了光電效應(yīng)，這其中的難題是材料的彎曲度有限；有機(jī)材料的柔韌性更好，但是對(duì)壓阻和電容信號(hào)

敏感度不如金屬材料，在高精度的測(cè)量領(lǐng)域發(fā)展受限；柔性基底的材料非常有限，比較成功的是聚二甲基硅氧烷(PDMS)，未來(lái)

仍有很多材料待挖掘出來(lái)等。前不久，有研究機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn)碳材料也能制造柔性傳感器，但是需要石墨烯材料配合，這也是很久未

能解決量產(chǎn)的一種材料。

其次是制作方法，想得到高性能的柔性傳感器，必須要特殊的方面制作。尤其需要活性材料和柔性基板，因?yàn)槿嵝詡鞲衅鲗?duì)尺

寸和厚度都有很嚴(yán)苛的要求，不然達(dá)不到性能的要求。還有一大難題是制作時(shí)候的導(dǎo)電性要求很高，完全時(shí)候的良率會(huì)有很大

影響。

最后是產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同，這限制了柔性傳感器的應(yīng)用和想象空間，畢竟一個(gè)完整的產(chǎn)品需要很多器件，傳感器實(shí)現(xiàn)彎曲，其它相關(guān)

器件性能如何保證，這是產(chǎn)業(yè)都需要考慮的難題。

盡管柔性傳感器離真正的商用化還有很長(zhǎng)的路要走，但是前景仍是明朗的，尤其是在可穿戴領(lǐng)域，有很大的發(fā)揮空間。

柔性傳感器的分類

柔性傳感器種類較多，分類方式也多樣化 。

按照用途分類，柔性傳感器包括柔性壓力傳感器 、柔性氣體傳感器 、柔性濕度傳感器 、柔性溫度傳感器 、柔性 應(yīng)變傳感

器 、柔性磁阻抗傳感器和柔性熱流量傳感器等;

按照感知機(jī)理分類，柔性傳感器包括柔性電阻式傳感器 、柔性電容式傳感器 、柔性壓磁式傳感器和柔性電感式傳感器等 。

常見柔性傳感器

1、柔性氣體傳感器

柔性氣體傳感器在電極表面布置對(duì)氣體敏感的薄膜材料，其基底是柔性的，具備輕便 、柔韌易彎曲，可大面積制作等特點(diǎn)，薄

膜材料也具備更高的敏感性和 相對(duì)簡(jiǎn)便的制作工藝而備受關(guān)注。這很好地滿足了特殊環(huán)境下氣體傳感器的便攜 、低功耗等需

求，打破了以往氣體傳感器不易攜帶、測(cè)量范圍不全面 、量程 小 、成本高等不利因素，可對(duì)N H 、N O 、乙醇?xì)怏w進(jìn)行簡(jiǎn)單

精確的檢測(cè)，從而引起了人們的廣泛關(guān)注 。

2、柔性壓力傳感器

柔性壓力傳感器在智能服裝、智能運(yùn)動(dòng)、機(jī)器人 “ 皮膚 ” 等方面有廣泛運(yùn)用 。聚偏氟乙烯 、硅橡膠 、聚酰亞胺等作為其

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(yīng)變計(jì)的測(cè)力傳感器和采用n 型半導(dǎo)體芯片的擴(kuò)散型普通壓

力傳感器，具有較好的柔韌性 、導(dǎo)電性及壓阻特性。

3、柔性濕度傳感器

濕度傳感器主要有電阻式 、電容式兩大類。濕敏電阻器特點(diǎn)是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜，當(dāng)空氣中的水蒸汽吸附

在感濕膜上時(shí)，元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化，利用這一特性即可測(cè)量濕度。濕敏電容器一般是用高分子薄膜制成，常用

的高分子材料有聚苯乙烯 、聚酰亞胺 、酪酸醋酸纖維等 。

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