柔性传感器到底是什么？

由于物联网和可穿戴电子设备的兴起，制造细长、轻便、可拉伸和可折叠的柔性传感器成为近年来研究的热点。传统的传感器受到刚性的阻碍，导致其适应性和信号传导差，因而制约了其在新兴领域的发展。相比之下，柔性传感器与可移动部件或任意弯曲表面能够更好地兼容，其不仅非常适合可穿戴电子设备等领域，而且可以更有效地捕获目标分析物，产生更高质量的信号。

柔性传感器分类按照用途分类，柔性传感器包括柔性压力传感器、柔性气体传感器、柔性湿度传感器、柔性温度传感器、柔性应变传感器、柔性磁阻抗传感器和柔性热流量传感器等。

按照感知机理分类，柔性传感器包括柔性电阻式传感器、柔性电容式传感器、柔性压磁式传感器和柔性电感式传感器等。

常见柔性传感器

1.柔性压力传感器

压力传感器在触觉感知、指纹识别、医疗监护、人机界面、物联网等领域有着广泛的应用前景。传统压力传感器以金属、半导体、压电晶体等为主，这些材料大多属于刚性材料。其器件体积较大、较重，不能承受较大的形变等缺点阻碍了它们在柔性人机交互、便携式检测等场景下的应用。

而柔性压力传感器在上述场景有广泛的应用。例如它可以用于可穿戴电子设备中，监测人体的脉搏、心跳等生理信号。同时，它还是机器人具备触觉感知能力的重要元件。在假肢表面贴附柔性压力传感器，有望使肢体残疾人士恢复触觉。还可以把传感器和衣物相结合，既能够实时监测人体的健康和运动信号，又简化了使用过程。

柔性压力传感器按照传感原理主要分为4种：1）电容型，2）电阻型，3）压电型，4）摩擦电型，这些传感器通常由两层柔性电极和中间的功能软材料构成。

2.柔性气体传感器

目前，柔性气体传感器不仅在监测大气污染物等方面有普遍的应用，在医学、生物学、日常生活等方面也有不可替代的作用。

常见的柔性气体传感器在电极表面布置对气体敏感的薄膜材料，其基底是柔性的，具备轻便、柔韧易弯曲，可大面积制作等特点，薄膜材料也具备更高的敏感性和相对简便的制作工艺而备受关注。这很好地满足了特殊环境下气体传感器的便携、低功耗等需求，打破了以往气体传感器不易携带、测量范围不全面、量程小、成本高等不利因素，可对NH、NO、乙醇气体进行简单精确的检测，从而引起了人们的广泛关注。

3.柔性湿度传感器

湿度传感器主要有电阻式、电容式两大类。湿敏电阻器特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸汽吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。湿敏电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、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等。

湿度传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展，传统的干湿球湿度计或毛发湿度计已无法满足现代科发展的需要。柔性湿度传感器以低成本、低能耗、易于制造和易集成到智能系统制造等优点已被广泛研究。制作该类柔性湿度传感器的基底材料与其他柔性传感器类似，制造湿度敏感膜的方法也有很多，包括浸涂、旋转涂料、丝网印刷和喷墨印刷等。

4.柔性温度传感器

温度传感是机械量传感重要方面，生产生活需要柔性温度传感器的场合很多，如人体健康监测、工作曲面场合、软组织情况等，为此，柔性温度传感器成为各国大力发展的热点。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。

柔性温度传感器保持了原有柔软、易变形等特性，且通过监测温度信号转换为电信号，根据不同的使用环境(如用在医疗健康监测、运动、通信、航空航天、消防等不同领域)，将温度传感器与不同的柔性基底材料结合制作成的温度传感装置。

小结

柔性传感器对于诸如医学、医疗保健、环境和生物学等领域的各种创新应用充满希望。近十年来，随着材料、加工方法和平台的快速发展，各种功能的柔性可拉伸传感器的发展得到加速。然而，活性材料和柔性底物的生物相容性，提高灵活性和灵敏度，集成具有多种功能的高密度传感器阵列等问题，依旧是未来柔性传感器发展的关键研究内容。柔性传感器的发展是物联网、可穿戴电子设备的关键技术，这些梦幻感应的应用，将使我们更接近柔性传感器所承诺的新的电子时代。