2024值得关注的十大前沿技术

关注十：柔性传感器的“滑觉”和“可拉伸”突破

行业背景：柔性应变传感器广泛应用于智能穿戴、医疗康复、人机交互等领域。目前的柔性传感器大多基于压电式、电阻式、电容式等传感原理，探索新的传感模式对于推动柔性传感器的创新设计和技术革新至关重要。另一方面，可拉伸应变传感器对于可穿戴电子产品、假肢和软体机器人等应用至关重要，但目前此类传感器主要依赖于可变形导电材料(例如橡胶)，经过重复使用后，这些材料的特性可能发生不可逆的变化，进而导致变形检测数据不准。qMlednc

技术思路：科研机构近年来在传感器的新模式开发和可拉伸性研究上取得了两项突破：qMlednc

• 受生物组织细胞膜上的机械门控离子通道启发，西安交通大学的研究团队提出了仿生“门控传感”新模式，并开发了高灵敏度、快响应、高稳定的机器人滑觉皮肤(注：滑觉传感器是一种用来检测机器人与抓握对象间滑移程度的传感器)，能够灵巧识别复杂结构件表面纹理(图14)。同时，他们还将该模式应用于柔性可穿戴应变传感领域，通过应变驱动微结构门控开关实现离子导电通道开合，开发了可编程门控流体应变传感器(图15)。

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图14：仿生机器人滑觉皮肤。(图片来源：西安交通大学)qMlednc

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图15：仿生门控流体应变传感器。(图片来源：西安交通大学)qMlednc

• 美国南加州大学的研究团队展示了一种新的可拉伸应变传感器结构，具有很高的传感精度和2倍的拉伸范围，能够解决目前可拉伸传感器的一些挑战，例如变形检测不准确等问题(图16)。

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图16：受折纸启发的电容式应变传感器的设计、传感机制和构造。(图片来源：南加州大学)qMlednc

未来应用：柔性可穿戴应变传感器实现了人体微小脉搏、发声等生理信号以及大幅肢体运动姿态等全范围的人体活动监测，在可穿戴医疗康复领域具有重要应用前景。另一方面，可拉伸传感器可准确测量复杂而大量的变形，也可应用于感知柔性机器人的运动、跟踪人体关节的运动，甚至监测膀胱等器官以确定可能预示疾病的异常情况。qMlednc

技术突破性：　★★★★★qMlednc

潜在应用领域：★★★★☆qMlednc

商业化可行性：★★★★☆qMlednc

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本文为《电子技术设计》2024年1月刊杂志文章，版权所有，禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里。qMlednc