柔性可穿戴传感器发展现状

娄正 沈国震

一、引言

随着信息技术的不断进步，人们对发展高性能柔性传感器的需求也在不断增加。人们希望传感器件可以舒适地穿戴在身上，或者直接贴附在皮肤表面，从而能够获得血压、血糖、脉搏等一系列健康信息，并将这些信息收集到智能设备中，经过分析和提取，帮助医生进行诊断，使未来的人类生活更具想象空间[1-3]。此外，通过在人类假肢或机器人上贴附相应柔性传感器及传感系统，实现对外界环境的感知，获得多自由度的超级操控[4，5]。本文总结了近年来柔性传感器的研究进展，包括柔性触觉传感、柔性成像阵列、生物传感、气体传感以及多功能传感集成等在可穿戴电子领域的最新应用。

二、压阻式传感器

通常，当施加外力时，基于压阻效应的触觉传感器将导致电导率信号发生变化。压阻式触觉传感器由于功耗低，压力测试范围广，易于读取和简单的器件结构及制造工艺，已经得到广泛的研究，对实现人机交互和电子皮肤的实际应用具有很大希望。在过去的几十年，已经研究了许多不同种类的材料来发展高性能压阻式传感器。通常，压阻传感材料主要集中在具有导电性能的填料，如导电聚合物（CPs），金属颗粒，碳纳米管（CNTs）和还原氧化石墨烯（rGO）加入弹性体〔如聚氨酯（PU）和PDMS〕的复合材料[6]。此外，导电纤维，金属纳米线和薄膜也可以用作压阻传感器的感测材料。Hanif和他的团队报道了一种具有典型压阻效应的等离子体掺杂石墨烯片基柔性压力传感器。……