浅谈柔性可穿戴电子传感器的三大关键部分

随着信息时代的应用需求越来越高，对被测量信息的范围、 精度和稳定情况等各性能参数的期望值和理想化要求逐步提高。针对特殊环境与特殊信号下气体 、压力 、湿 度的测量需求，普通传感器已经远远不能满足需求。市场是永远不缺探索者的。于是科研人员纷纷投身开发新材料 、新工艺和开发新型传感器；实现传感器的集成化和智能化；实现传感技术硬件系统与元器件的微小型化；与其它学科的交叉整合的传感器。同时 ， 希望传感器还能够具有透明、柔韧 、延展 、可自由弯曲甚至折叠 、便于携带、可穿戴等特点 。随着柔性基质材料的发展，满足上述各类趋势特点的柔性传感器在此基础上应运而生 。

目前柔性传感器领域最热门就是柔性可穿戴电子传感器。例如利用电子皮肤向大脑传递皮肤触觉信息，利用三维微电极实现大脑皮层控制假肢，利用人工耳蜗恢复病人听力等。

下面小编就和你聊一聊柔性可穿戴电子传感器技术的核心部门。有效地将外部刺激转化为电信号是柔性可穿戴电子传感器监测身体健康状况的关键技术。柔性可穿戴电子传感器的信号转换机制主要分为压阻、电容和压电三大部分。

压阻

压阻传感器可以将外力转换成电阻的变化（与施加压力的平方根成正比），进而可以方便地用电学测试系统间接探测外力变化。而导电物质间导电路径的变化是获得压阻传感信号的常见机理。由于其简单的设备和信号读出机制，这类传感器得到广泛应用。程文龙等发展了一种简单实用的高灵敏压阻传感器，其在弹性基底上构筑了金纳米线薄层和电极阵列。这种器件具有 13～50000 Pa宽的检测范围。为了增强灵敏性，实现对接触力的扫描，鲍哲楠等利用具有锥状微结构的压阻传感器制备了一种可以向大脑传递触觉信息的电子皮肤。

电容

容是衡量平行板间容纳电荷能力的物理量。传统的电容传感器通过改变正对面积s和平行板间距d来探测不同的力,例如压力，剪切力等。电容式传感器的主要优势在于其对力的敏感性强,可以实现低能耗检测微小的静态力。鲍哲楠等在弹性基底上制备了电容型透明可拉伸的碳纳米管传感器,对压力和拉力同时有响应。

压电

压电材料是指在机械压力下可以产生电荷的特殊材料。这种压电特性是由存在的电偶极矩导致的。 电偶极矩的获得是靠取向的非中心对称晶体结构变形，或者孔中持续存在电荷的多孔驻极体。压电系数是衡量压电材料能量转换效率的物理量，压电系数越高，能量转换的效率就越高。高灵敏，快速响应和高压电系数的压电材料被广泛应用于将压力转换为电信号的传感器。

柔性可穿戴传感器的应用也非常广泛，除了具有压力传感功能，还具有现实和潜在应用的多种功能，体温和脉搏检测、表情识别和运动监测等。