榮成淺談柔性壓力傳感器

傳感器作為一種信息檢測和傳輸?shù)脑O(shè)備，可以將被測信息按照一定的規(guī)則和方法轉(zhuǎn)換為電信號或其他形式的信號輸出，從而實現(xiàn)信息的采集、傳輸、處理、分析、顯示等。壓力傳感器將外部壓力信號轉(zhuǎn)換為其他物理信號(如電阻、電壓、電容等)，以便檢測壓力值或壓力變化。壓力傳感器在觸覺感知、指紋識別、醫(yī)療監(jiān)控、人機界面、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)的壓力傳感器主要由金屬、半導(dǎo)體、壓電晶體等組成。這些材料大多是剛性材料。雖然利用這些材料制備壓力傳感器的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，能夠在大范圍內(nèi)準(zhǔn)確測量壓力值，但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類需求的提高，其缺點也越來越明顯，比如裝置體積更大更重，不能承受較大的變形。這些缺點阻礙了它們在靈活人機交互、便攜檢測、智能機器人等場景中的應(yīng)用。

靈活性和剛性是相對的概念。一般來說，柔性材料具有彎曲和變形的特性。其中，一些軟柔性材料還具有彈性模量低、延伸性好、適應(yīng)性好等特點。在柔性壓力傳感器的主要性能指標(biāo)中，除了柔性之外，以往的研究人員普遍關(guān)注器件的靈敏度、響應(yīng)速度、檢測限和性能穩(wěn)定性。然而，隨著柔性壓力傳感器研究的深入，壓力響應(yīng)范圍、拉伸性能、壓力分辨率和空間分辨率也成為近年來性能評價的重要參數(shù)。

柔性壓力傳感器在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。例如，它可以用于可穿戴電子設(shè)備，監(jiān)測人體脈搏、心跳等生理信號。同時，具有觸覺感知能力也是機器人的一個重要組成部分。附著在假肢表面的柔性壓力傳感器有望恢復(fù)殘疾人的觸覺。該傳感器還可以與衣服相結(jié)合，不僅可以實時監(jiān)測人體健康和運動信號，還可以簡化使用過程。在這些應(yīng)用場景中，電阻式壓力傳感器既能檢測靜態(tài)力又能檢測動態(tài)力，且結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用電路簡單，集成度強，不易受到外界場干擾。測量對象方面，輕薄、可安裝、可裝配、不開孔可控制、濕手可控制。他們不需要知道具體的力大小，但可以區(qū)分齒輪。目前電阻式柔性壓力傳感器的應(yīng)用范圍也比較廣泛。典型應(yīng)用案例包括TWS耳機、電動牙刷、智能家居、醫(yī)療保健等。