“柔性時(shí)代”已然來(lái)臨，作為柔性電子設(shè)備的重要組成部分，柔性傳感器正在從基礎(chǔ)研究向產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。利用柔性傳感器和導(dǎo)電體，科學(xué)家可以將外界的受力或受熱情況轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳遞給機(jī)器人的電腦進(jìn)行信號(hào)處理，這樣就可以制作成透明、柔韌、可延展、可自由彎曲折疊、可穿戴的電子皮膚，以便實(shí)時(shí)精準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)出人體各項(xiàng)指標(biāo)。

　　一、柔性電子、柔性傳感器

　　柔性傳感器是指采用柔性材料制成的傳感器，具有良好的柔韌性、延展性、彎折性等，由于材料和結(jié)構(gòu)靈活，柔性傳感器可以根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景任意布置，比如柔性纖維應(yīng)變傳感器能夠被用于制作衣物，這種衣物具有健康監(jiān)測(cè)功能，可以對(duì)人身體的脈搏、呼吸、震顫和肢體動(dòng)作等信息隨時(shí)捕捉，有助于推動(dòng)健康評(píng)估與疾病診斷技術(shù)向智能化、遠(yuǎn)程化、高效化、精準(zhǔn)化等方向發(fā)展。

　　柔性電子是將有機(jī)或無(wú)機(jī)材料電子器件制作在柔性或可延性基板上的一種新興電子技術(shù)。柔性電子具有優(yōu)異的靈活性、柔軟性以及延展性，可保證電子產(chǎn)品在彎曲、折疊、卷曲、壓縮、拉伸等狀態(tài)下正常運(yùn)行。柔性電子產(chǎn)品具有輕薄、柔軟、便攜、透明等特點(diǎn)，其可與人工智能、泛物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)科學(xué)等信息技術(shù)深入融合，實(shí)現(xiàn)信息科技、航空航天、顯示、智慧醫(yī)療、辦公教育、智能家居等領(lǐng)域的創(chuàng)新變革。

　　柔性電子不僅保持了電子產(chǎn)品的光電性能和可靠性，還擴(kuò)展了電子產(chǎn)品的適用范圍。柔性電子在厚度、重量、色彩、耐用性方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)柔性電子對(duì)柔性基底材料的要求較高，目前常見(jiàn)的柔性材料有聚乙烯醇(PVA)、聚酰亞胺(PI)、聚萘二甲酯乙二醇酯(PEN)、聚酯(PET)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等。

　　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)槿说纳眢w不是平面的。

　　二、目前應(yīng)用較多的柔性傳感器

　　柔性圖像感應(yīng)陣列

　　柔性電子設(shè)備的光敏性是柔性成像傳感系統(tǒng)，生物健康監(jiān)測(cè)和遙控的技術(shù)核心。設(shè)計(jì)具有新材料和結(jié)構(gòu)的柔性平臺(tái)來(lái)開(kāi)發(fā)高感測(cè)性能光電探測(cè)器是十分必要的，為了實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)和寬帶寬，低維度材料得到認(rèn)可，包括納米線、納米帶、2D材料和納米復(fù)合材料。這些基于納米材料的可穿戴式光電探測(cè)器在感測(cè)平臺(tái)上是可拉伸，可彎曲，重量輕和透明的，并且由于它們?cè)趯?lái)的人性化應(yīng)用中的潛在價(jià)值受到極大關(guān)注。

　　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)乙醇?xì)怏w進(jìn)行簡(jiǎn)單精確的檢測(cè)。

　　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、聚酞亞胺、酪酸醋酸纖維等。濕度傳感器正從簡(jiǎn)單的濕敏元件向集成化、智能化。

　　柔性濕度傳感器以低成本、低能耗、易于制造和易集成到智能系統(tǒng)制造等優(yōu)點(diǎn)已被廣泛研究。制作該類柔性濕度傳感器的基底材料與其他柔性傳感器類似，制造濕度敏感膜的方法也有很多，包括浸涂 、旋轉(zhuǎn)涂料 、絲網(wǎng)印刷和噴墨印刷等。

　　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(yīng)變的測(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。

　　三、柔性傳感器前景廣闊

　　由于出色的產(chǎn)品特性，目前柔性傳感器引起了科學(xué)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注，在眾多應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)展開(kāi)了實(shí)質(zhì)性的應(yīng)用。

　　先看醫(yī)療領(lǐng)域，柔性傳感器一般被制備成為電子皮膚，對(duì)患者進(jìn)行監(jiān)測(cè)。2019年，約翰·羅杰斯(John Rogers)和同事們推出了一種貼膏大小的無(wú)線傳感器，其實(shí)就是柔性傳感器的典型應(yīng)用，這種無(wú)線傳感器不僅取締了測(cè)量線，而且柔性的特征讓其能夠貼合在重癥患兒的腳底，讓父母在陪護(hù)器件更容易抱起小孩。

　　從產(chǎn)品形態(tài)來(lái)看，柔性傳感器在醫(yī)療領(lǐng)域可用于打造智能創(chuàng)可貼、智能繃帶、柔性血氧計(jì)等。我們以智能創(chuàng)可貼展開(kāi)看一下，區(qū)別于普通的創(chuàng)可貼，智能創(chuàng)可貼將柔性傳感器、藥物和醫(yī)用膠帶融合在一起，可以通過(guò)檢測(cè)患者傷口部位的pH值，判斷傷口的愈合程度以及發(fā)炎情況，避免發(fā)生感染。

　　智能衣物是柔性傳感器另一個(gè)典型的應(yīng)用，讓可穿戴設(shè)備徹底無(wú)感化。目前，已經(jīng)有研究將纖維和柔性傳感器編制在一起，這種實(shí)現(xiàn)方式是以紡織品作為基底，采用不同方式與傳感材料或元件結(jié)合，制成的適應(yīng)各類可穿戴設(shè)備需求的柔性傳感器件。

　　除了編制法，智能衣物的制作還有涂覆法和封裝法。涂覆法是指將金屬顆粒、碳基材料或高分子導(dǎo)電復(fù)合材料通過(guò)沉積、印刷或拼貼等方式附著于織物表面形成導(dǎo)電涂層織物，是現(xiàn)階段最常見(jiàn)的柔性織物傳感器制備方式。封裝法則是將傳感器件采用縫合或包埋等較為機(jī)械的方式加入到智能服裝或設(shè)備中。

　　從當(dāng)前的市場(chǎng)前沿來(lái)看，功能性服飾和運(yùn)動(dòng)類服飾將會(huì)是柔性傳感器率先突破的兩大市場(chǎng)，比如針對(duì)沙漠環(huán)境工作人員穿著的智能服裝，溫度傳感器及濕度傳感器不僅能夠檢測(cè)工作人員的生命特征，也能對(duì)外部惡劣環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，利于工作人員隨時(shí)掌握自身的健康狀況及環(huán)境情況。

　　當(dāng)然，柔性傳感器在工業(yè)、交通、航天和軍事等領(lǐng)域也都具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　四、全球布局企業(yè)數(shù)量不斷增加

　　作為新一代電子技術(shù)，柔性電子市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿薮?，受到了美日韓等多個(gè)國(guó)家的高度關(guān)注。全球柔性電子研發(fā)熱情較高，其中美國(guó)、中國(guó)大陸、日本關(guān)于柔性電子的專利數(shù)量位居全球前列。我國(guó)柔性電子行業(yè)起步較晚，目前仍處于發(fā)展初級(jí)階段，但隨著技術(shù)進(jìn)步，我國(guó)柔性電子市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

　　在國(guó)際市場(chǎng)上，從事生產(chǎn)和研究柔性電子的大型企業(yè)有韓國(guó)三星、韓國(guó)LG、日本東芝、美國(guó)M-FIEX、日本夏普、谷歌等，其中三星、LG主要布局柔性顯示屏領(lǐng)域，谷歌主要布局柔性傳感器領(lǐng)域。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，我國(guó)柔性電子相關(guān)企業(yè)有弘信電子、柔宇科技、京東方、華為等，目前本土企業(yè)與國(guó)際企業(yè)之間仍存在一定差距，因此在國(guó)際市場(chǎng)上我國(guó)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)不足。

　　我國(guó)柔性電子行業(yè)起步晚，目前市場(chǎng)仍處于發(fā)展初期階段，但隨著入局企業(yè)增加、政府扶持力度加大以及技術(shù)進(jìn)步，我國(guó)柔性電子產(chǎn)業(yè)水平與國(guó)際先進(jìn)水平的差距正不斷縮小。

　　主要來(lái)源:電子發(fā)燒友，新思界，全球物聯(lián)網(wǎng)觀察