3月9日,來(lái)自全球的142位頂尖學(xué)者,聯(lián)合在著名學(xué)術(shù)期刊ACS Nano,發(fā)表了一篇關(guān)于柔性傳感器的綜述論文,該論文題為“Technology Roadmap for Flexible Sensors”(“柔性傳感器的技術(shù)路線圖”),通訊作者為新加坡南洋理工大學(xué)陳曉東。
該論文從柔性傳感器性能、傳感器-生物接口、柔性傳感器供電、柔性傳感器網(wǎng)絡(luò),以及柔性傳感器面臨的非技術(shù)問(wèn)題:商業(yè)、監(jiān)管、道德倫理等等,闡述阻礙柔性傳感器成熟的瓶頸,并提出了有意義的解決方案。
該論文作者陣容龐大,來(lái)自全球不同地區(qū)的142位頂尖科學(xué)家,旨在通過(guò)引導(dǎo)不同地區(qū)的協(xié)調(diào)發(fā)展,合作努力,更快地取得科學(xué)突破,并將柔性傳感器用于造福人類。
《Technology Roadmap for Flexible Sensors》論文原文可以在ACS Nano官網(wǎng)下載,或在傳感器專家網(wǎng)公眾號(hào)回復(fù)關(guān)鍵詞【資料下載】,獲取下載鏈接,在資源下載頁(yè)面找到對(duì)應(yīng)論文資料下載即可。
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傳感器發(fā)展階段與柔性傳感器定義
生物都配備了光、聲、氣味等生物感官系統(tǒng),用來(lái)監(jiān)測(cè)和適應(yīng)環(huán)境。對(duì)人類而言,除了自然感官之外,人類還使用人工制造的傳感器,來(lái)增強(qiáng)我們感知世界的自然能力,使我們能夠與環(huán)境互動(dòng)并改善我們的生活條件。
人類歷史上第一個(gè)有記錄的傳感器,是公元前 3 世紀(jì)拜占庭人發(fā)明的,用于溫度變化檢測(cè)的測(cè)溫儀。而在中國(guó),早在公元132年,張衡就發(fā)明了地動(dòng)儀,用來(lái)探測(cè)地震的發(fā)生并估計(jì)地震的方向。
早期的傳感器(我們定義為傳感器 1.0),將物理量/事件轉(zhuǎn)換為易于觀察的機(jī)械輸出。
后來(lái),隨著電的發(fā)現(xiàn)和發(fā)電機(jī)的發(fā)明,傳感器被設(shè)計(jì)成將物理參數(shù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)控制功能。例如,Warren Johnson于 1883 年發(fā)明的電子測(cè)溫儀,不僅可以監(jiān)測(cè)溫度,還具備自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度控制系統(tǒng)的功能。這標(biāo)志著傳感器 2.0 時(shí)代的到來(lái)。
進(jìn)入傳感器 3.0,電子行業(yè)推動(dòng)了傳感器的小型化和與其他電子元件的集成,催生了智能手機(jī)和智能手表等智能設(shè)備,數(shù)十個(gè)傳感器共同提供了令人印象深刻的用戶體驗(yàn)。
近年來(lái),物聯(lián)網(wǎng) (IoT)、工業(yè) 4.0、大數(shù)據(jù)、人工智能 (AI)、機(jī)器人和數(shù)字健康等領(lǐng)域的進(jìn)步,促使傳感器變得更加互聯(lián)和智能,進(jìn)入傳感器 4.0。例如,大量種類繁多的傳感器被嵌入到具有無(wú)線連接功能的自動(dòng)駕駛汽車中,以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛,而集成 AI 的物聯(lián)網(wǎng)傳感器,則為建筑物和工業(yè)設(shè)施的能源管理提供了有效的解決方案。
然而,這些傳統(tǒng)的傳感器技術(shù),通常基于金屬陶瓷等剛性材料,雖然高度集成和小型化的現(xiàn)代傳感器足以作為智能電子/機(jī)器的組件,但它們小而硬的外形限制了它們?cè)谠S多應(yīng)用中的使用,例如醫(yī)療保健可穿戴設(shè)備、交互式機(jī)器人、智能包裝和建筑集成電子。
在這些應(yīng)用中,亟需柔性傳感器。柔性傳感器可以測(cè)量動(dòng)態(tài)、或形狀變化的物體和大面積的非平面,由于其機(jī)械柔韌性和可拉伸性、形狀適應(yīng)性和制造的可擴(kuò)展性,傳統(tǒng)剛性傳感器通常難以應(yīng)對(duì)。
在這篇綜述中,我們廣泛地定義了柔性傳感器,包括所有類型的能夠承受機(jī)械變形的傳感器 (>10 m –1彎曲曲率或設(shè)備/系統(tǒng)上 >1% 的應(yīng)變),而不會(huì)出現(xiàn)設(shè)備故障或傳感性能發(fā)生重大變化。包括所有可彎曲、可卷曲、可折疊、可拉伸、可扭曲和貼合的傳感器。
▲剛性傳感器與柔性傳感器指標(biāo)對(duì)比
自21世紀(jì)初以來(lái),柔性傳感器的發(fā)展已經(jīng)非常成熟。從塑料薄膜上的壓力傳感器陣列開始,柔性傳感器現(xiàn)在涵蓋了廣泛的物理和化學(xué)傳感方式,包括溫度、應(yīng)變、電生理、離子、生物標(biāo)志物、代謝物、氣體等等。而基質(zhì)不限于塑料薄膜,也可以是超薄塑料薄膜、多孔聚合物墊/網(wǎng)、彈性材料和水凝膠。
盡管取得了重大的研究成就,但柔性傳感器的采用和市場(chǎng)往往沒有達(dá)到預(yù)測(cè)的水平。一些柔性傳感器要滿足現(xiàn)實(shí)世界提出的嚴(yán)格要求,還有很長(zhǎng)的路要走。
柔性傳感器技術(shù)性能及挑戰(zhàn)
▲柔性傳感器技術(shù)性能關(guān)鍵問(wèn)題
穩(wěn)定性、選擇性和靈敏度是用于評(píng)估傳感器性能的主要指標(biāo),對(duì)于柔性傳感器這仍然適用,此外,柔性傳感器獨(dú)有的方面,包括對(duì)機(jī)械變形的耐受性和整體集成到大型區(qū)域傳感陣列,因此在該論文中,作者從穩(wěn)定性、選擇性和靈敏度,以及柔性傳感器獨(dú)有的其他方面特性(主要是機(jī)械性能),四個(gè)方面進(jìn)行比較柔性傳感器性能指標(biāo)與傳統(tǒng)剛性傳感器的差異。
1、穩(wěn)定性
穩(wěn)定性對(duì)于傳感器至關(guān)重要,因?yàn)樗_保在不斷變化的環(huán)境中可重復(fù)和可靠地使用,特別是對(duì)于長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。
柔性傳感器的穩(wěn)定性挑戰(zhàn)通常源于其制造過(guò)程中使用的有機(jī)和聚合材料,這些材料往往會(huì)隨著時(shí)間的推移而退化,并且其特性很容易被環(huán)境因素改變。
此外,包含生物受體的可穿戴生物傳感器面臨額外的生物不穩(wěn)定性,例如柔性傳感器所處的降解環(huán)境,例如存在極端物理化學(xué)應(yīng)力的體內(nèi)組織和生物流體,深海和高海拔地區(qū)等,都加劇了這一挑戰(zhàn)。
應(yīng)對(duì)穩(wěn)定性挑戰(zhàn)的最直接有效的方法,是提高傳感器材料的環(huán)境穩(wěn)定性。將傳統(tǒng)的剛性傳感器材料設(shè)計(jì)成柔性和可拉伸的形狀因素是一種有效的方法,但制造的復(fù)雜性會(huì)限制可擴(kuò)展性和成本效益。
當(dāng)刺激物和傳感材料之間不需要直接接觸時(shí)(例如,一些機(jī)械、溫度和光傳感器),更可行的方法是在敏感材料和整個(gè)設(shè)備上施加保護(hù)層。為此,對(duì)高性能濕氣和氧氣阻隔材料的需求量很大。
穩(wěn)定性是柔性化學(xué)傳感器面臨的重大挑戰(zhàn),尤其是可穿戴生物傳感器,其中生物污垢和生物受體失活是影響長(zhǎng)期(幾天)傳感器性能的兩個(gè)主要因素。
在可穿戴應(yīng)用不受控制的條件下(例如,溫度和 pH的改變),固定化生物受體的低穩(wěn)定性是另一個(gè)問(wèn)題。諸如酶之類的生物受體可以很容易地從流體環(huán)境中的錨定底物/電極上分離,并在其操作窗口之外失去其識(shí)別功能。
穩(wěn)定性是傳感器實(shí)用性的核心,但在學(xué)術(shù)研究中經(jīng)常被忽視。我們敦促研究界更加重視穩(wěn)定性,以推動(dòng)柔性傳感器更接近商業(yè)化。
2、選擇性
選擇性是指?jìng)鞲衅鲄^(qū)分目標(biāo)分析物和可能的干擾物的能力。在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中,通常同時(shí)存在多種化學(xué)物質(zhì)和機(jī)械力,它們通過(guò)相似的機(jī)制與傳感材料相互作用,從而產(chǎn)生模糊的傳感器響應(yīng),使所需要的信號(hào)無(wú)法被監(jiān)測(cè)。
傳感器選擇性有兩種通用方法:特定傳感器和選擇性傳感器陣列。理想情況下,某個(gè)特定的傳感器只對(duì)一種分析物有反應(yīng),而這樣的傳感器陣列可以指明混合物的確切成分,而不需要大量的數(shù)據(jù)分析。但是這種特定的傳感器通常很難實(shí)現(xiàn)。
相反,在選擇性傳感器陣列中,每個(gè)傳感器對(duì)一組分析物的響應(yīng)不同,并且陣列響應(yīng)共同產(chǎn)生混合物的指紋圖譜。然后通過(guò)適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)分析,可以確定混合物成分。這兩個(gè)原理廣泛應(yīng)用于機(jī)械傳感器、生物傳感器和氣體傳感器。
在選擇性上值得一提的是生物傳感器。生物傳感器用于分析生物樣品中存在的復(fù)雜混合物,其中可能包含離子、小分子(代謝物、細(xì)胞因子、脂質(zhì)、神經(jīng)遞質(zhì)等)、大分子(肽、蛋白質(zhì)、核酸等),甚至病毒、細(xì)菌和細(xì)胞。
在分析通常存在密切相關(guān)的干擾物(例如,生物前體和代謝物)的復(fù)雜混合物時(shí),選擇性變得至關(guān)重要。在這方面,大自然提供了許多生物識(shí)別元件,通過(guò)與代謝物和生物標(biāo)志物的相互作用提供高特異性。
利用基于生物親和力的受體,包括柔性生物傳感器上的離子載體、DNA/RNA、適配體和抗體,可以選擇原位靶標(biāo)識(shí)別,雖然有時(shí)以復(fù)雜的制造和處理為代價(jià),以及相對(duì)較差的穩(wěn)定性。
3、靈敏度
高靈敏度允許傳感器檢測(cè)刺激中的微小變化,減少假陰性信號(hào),并提高信噪比和準(zhǔn)確性。大多數(shù)靈活的物理傳感器(例如,機(jī)械傳感器、溫度傳感器、光電探測(cè)器)的靈敏度足以滿足常見應(yīng)用。
一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題是,機(jī)械傳感器的靈敏度和感應(yīng)范圍之間的權(quán)衡。相比之下,靈敏度更受化學(xué)傳感器的關(guān)注,特別是檢測(cè)生物流體中存在的低濃度分析物的生物傳感器。
大多數(shù)機(jī)械傳感器存在靈敏度和感應(yīng)范圍之間的權(quán)衡,以及非線性問(wèn)題,并且對(duì)于壓力傳感器尤為突出。信號(hào)轉(zhuǎn)換對(duì)靈敏度很重要——有效的轉(zhuǎn)換可以放大事件信號(hào)以達(dá)到可測(cè)量的量值。
4、柔性傳感器的獨(dú)有特性(機(jī)械性能)
除了以上穩(wěn)定性、選擇性、靈敏度三個(gè)方面外,還有一些柔性傳感器獨(dú)有的問(wèn)題,作者主要討論了柔性傳感器的機(jī)械變形問(wèn)題、可穿戴生物傳感器的傳感能力、準(zhǔn)確性的保證、傳感器信號(hào)與物體狀態(tài)之間的可靠關(guān)聯(lián)、對(duì)機(jī)械變形和損壞的耐受性、長(zhǎng)期使用和大變形的機(jī)械魯棒性、軟硬件接口、材料的抗疲勞等等,主要涉及柔性傳感器的機(jī)械性能問(wèn)題。
柔性傳感器的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是能夠承受顯著變形而不會(huì)出現(xiàn)物理故障或性能下降。此性能允許柔性傳感器用在傳統(tǒng)剛性傳感器難以處理的許多用例,例如皮膚貼片/紋身和智能服裝。盡管如此,這種靈活性也給在傳感器與環(huán)境之間通常不可預(yù)測(cè)的機(jī)械相互作用下保持傳感器的完整性和性能帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。
機(jī)械穩(wěn)健性(魯棒性)描述了傳感器承受不同形式的變形而不會(huì)出現(xiàn)機(jī)械故障的能力。一些極端情況包括異常大的應(yīng)變和高沖擊,長(zhǎng)時(shí)間的循環(huán)應(yīng)變和持續(xù)的摩擦。雖然可以使用高性能陶瓷、金屬和熱固性材料來(lái)保護(hù)傳統(tǒng)的剛性傳感器免受機(jī)械損壞,但柔性傳感器的可變形性不允許以傳統(tǒng)方式使用這些機(jī)械保護(hù)材料。
此外,由于柔性傳感器中使用的材料種類繁多,每種材料都具有不同的機(jī)械特性(例如,彈性模量、泊松比、粘彈性)和表面特性(例如,表面能,化學(xué)成分),界面失配是導(dǎo)致機(jī)械不穩(wěn)定性的主要因素。
柔性傳感器經(jīng)歷的確切變形因應(yīng)用而異,因此并不總是需要出色的機(jī)械魯棒性。盡管如此,我們強(qiáng)調(diào)了最重要的問(wèn)題,這些原則應(yīng)該有利于許多柔性傳感器的開發(fā)。
柔性傳感器生物接口
柔性傳感器的一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)是能夠完整地附著在非平面上,并在使用過(guò)程中承受動(dòng)態(tài)變形。此功能使柔性傳感器非常適合測(cè)量生物對(duì)象,包括人類、動(dòng)物、植物,甚至組織和細(xì)胞。
當(dāng)前,我們?cè)陂_發(fā)生物接口柔性傳感器方面已經(jīng)付出了巨大的努力和取得了進(jìn)展,但大多數(shù)距離轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用還很遙遠(yuǎn)。
生物接口傳感器一方面應(yīng)通過(guò)生物-非生物界面獲取高質(zhì)量的生物信號(hào),另一方面,不應(yīng)干擾生物有機(jī)體的正常功能。這些特性在很大程度上依賴于生物學(xué)和電子學(xué)之間的兼容界面,由于其獨(dú)特的理化特性,除了前面討論的傳感性能問(wèn)題之外,這一應(yīng)用還提出了額外的挑戰(zhàn)。
開發(fā)生物界面材料最重要的考慮因素是生物相容性。根據(jù)組織接觸裝置的位置和持續(xù)時(shí)間,執(zhí)行所需的測(cè)試會(huì)有所不同。這些可能包括細(xì)胞毒性、致敏、刺激或皮內(nèi)反應(yīng)性、全身/急性毒性、亞急性和亞慢性毒性、遺傳毒性等測(cè)試。
單獨(dú)的細(xì)胞毒性測(cè)試不能確定生物相容性,并且不考慮組織接觸的位置和持續(xù)時(shí)間的生物相容性是沒有意義的,因?yàn)椴牧?設(shè)備對(duì)組織施加的生物效應(yīng)因這兩個(gè)因素而顯著變化。
一個(gè)特定的生物相容性問(wèn)題是免疫反應(yīng)。免疫反應(yīng)因人而異;有些人對(duì)聲稱對(duì)大多數(shù)用戶群體具有生物相容性的材料過(guò)敏。例如,在極少數(shù)情況下,具有循環(huán)抗PEG(聚乙二醇)抗體的人可能會(huì)對(duì)PEG移植藥物產(chǎn)生致命的過(guò)敏反應(yīng)。應(yīng)評(píng)估與超敏免疫系統(tǒng)相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn),并將其明確傳達(dá)給潛在用戶。
另一方面,盡管一些免疫反應(yīng)對(duì)人體沒有敵意和有害,例如纖維囊形成,其中沒有發(fā)生嚴(yán)重的炎癥,但絕緣膠囊會(huì)大大惡化傳感器的性能。
目前的策略側(cè)重于控制傳感器的機(jī)械性能,例如通過(guò)減少厚度和利用軟聚合物材料來(lái)降低彎曲剛度。然而,器件表面化學(xué)和形態(tài)在細(xì)胞-材料相互作用中也起著重要作用,應(yīng)該探索可以實(shí)現(xiàn)生物接口兼容的傳感器。
柔性傳感器供電問(wèn)題
電源是傳感系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。隨著柔性傳感器在更多用例中具有更先進(jìn)的功能和多樣化的外形尺寸,在可持續(xù)和可靠地為傳感系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)供電方面出現(xiàn)了挑戰(zhàn)。作者主要討論了大功率環(huán)境能量收集器、大容量?jī)?chǔ)能裝置、高效無(wú)線電力傳輸、電源管理系統(tǒng)等方面。
集成傳感系統(tǒng)的功耗包括傳感器、信號(hào)處理電路、微控制器、通信模塊等。以及這些元件之間的互連,能耗可以大大高于單獨(dú)的傳感器。同時(shí),執(zhí)行連續(xù)監(jiān)控的系統(tǒng)需要恒定的電源。所有這些因素都導(dǎo)致了下一代柔性傳感系統(tǒng)的高功率需求,而傳統(tǒng)儲(chǔ)能設(shè)備無(wú)法滿足這些需求
傳統(tǒng)剛性和笨重電池的外形因素阻礙了系統(tǒng)的小型化,并引入了軟硬界面不穩(wěn)定性,阻礙向緊湊和兼容的傳感系統(tǒng)的發(fā)展。其次電池安全是一個(gè)重大問(wèn)題,在與電池故障相關(guān)的火災(zāi)和爆炸事件發(fā)生后,電池安全成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。
對(duì)于以人為本的傳感應(yīng)用,電源系統(tǒng)的安全性至關(guān)重要。需要防事故設(shè)計(jì),同時(shí)生物相容性和發(fā)熱考慮因素也需要關(guān)注?,F(xiàn)階段,應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)有四種潛在解決方案,分別為環(huán)境能量收集器、儲(chǔ)能設(shè)備、無(wú)線電力傳輸和系統(tǒng)電源管理。
通過(guò)在傳感器供電系統(tǒng)中集成小型化環(huán)境能量收集器,將傳感器周圍的能量轉(zhuǎn)換為可用電力。這種額外的能源提供的電力可以作為電池的額外電力,用于功率要求苛刻的系統(tǒng),并且可能足以為設(shè)備或系統(tǒng)供電。
一些能量收集器還具有傳感功能,因此可以用作自供電傳感器。環(huán)境能量收集器使無(wú)電池傳感器成為可能,大大簡(jiǎn)化了維護(hù)并減少了碳足跡。實(shí)現(xiàn)小型化環(huán)境能量收集器的方法主要有兩種,分別為太陽(yáng)能電池和摩擦電納米發(fā)電機(jī)。
通過(guò)電化學(xué)儲(chǔ)能器件(ESD)供電比原位能量收集更可靠。柔性傳感器的常見ESD包括電池(鋰離子電,鋅離子電池等)和超級(jí)電容器。為柔性傳感器設(shè)計(jì)ESD的目標(biāo)包括高容量(高能量密度),薄型/難以察覺的外形(柔韌性,拉伸性,小型化)和高循環(huán)穩(wěn)定性(電氣和機(jī)械循環(huán))。然而,這些目標(biāo)往往涉及相互矛盾的材料和器件設(shè)計(jì)原則,為柔性傳感器制定有效的ESD解決方案帶來(lái)了重大挑戰(zhàn)。
目前占主導(dǎo)地位的無(wú)線電力傳輸方法包括近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)射頻(RF)技術(shù)。這些射頻技術(shù)具有功率傳輸和數(shù)據(jù)通信功能,因此可以實(shí)現(xiàn)高度自主或一勞永逸的傳感器,這些傳感器重量輕、無(wú)需系繩且需要最少的維護(hù),特別適用于自動(dòng)化、安保、安全和生產(chǎn)力相關(guān)應(yīng)用。
近場(chǎng)技術(shù)基于電感耦合和磁共振,遠(yuǎn)場(chǎng)技術(shù)基于輻射功率傳輸。近場(chǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高效的電力傳輸,但只能在有限的距離(幾厘米)內(nèi)實(shí)現(xiàn),并且對(duì)發(fā)射器-接收器對(duì)齊有嚴(yán)格的要求。遠(yuǎn)場(chǎng)技術(shù)可以覆蓋大面積(幾平方米),但由于全向性,其電力傳輸效率低,容易受到阻礙干擾(尤其是來(lái)自人體的干擾)。
最后是電源管理,可以從多個(gè)角度實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)別的整體電源管理。首先,降低傳感器系統(tǒng)中單個(gè)模塊的功耗至關(guān)重要。最近為此所做的一些努力的例子包括:導(dǎo)致超低功率到零功率傳感器的傳感機(jī)制或材料工程,低功耗無(wú)線通信技術(shù),具有超低開關(guān)電流密度的柔性存儲(chǔ)器,以及具有超低驅(qū)動(dòng)電壓的柔性互補(bǔ)電路。此外,集成系統(tǒng)中的低阻抗互連對(duì)于提高電源效率也至關(guān)重要。其次,應(yīng)考慮根據(jù)應(yīng)用要求和約束因素組合多種能量收集和存儲(chǔ)策略。
柔性傳感器商業(yè)化問(wèn)題
柔性傳感器只有在走出實(shí)驗(yàn)室時(shí)才會(huì)產(chǎn)生社會(huì)影響。從實(shí)驗(yàn)室到最終用戶的路線很棘手,因?yàn)槿嵝詡鞲衅鞯氖袌?chǎng)很復(fù)雜——它們不是一種單一類型的產(chǎn)品,也不是為單一應(yīng)用提出的;產(chǎn)品和流程處于不同的技術(shù)準(zhǔn)備階段;制造柔性傳感系統(tǒng)涉及跨越各種價(jià)值鏈的許多參與者;與傳感技術(shù)相關(guān)的軟件、數(shù)據(jù)和客戶服務(wù)需要長(zhǎng)期的可持續(xù)管理。在實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化的過(guò)程中面臨著四方面的挑戰(zhàn)。
首先,應(yīng)確定柔性傳感器可能成為主導(dǎo)技術(shù)的殺手級(jí)應(yīng)用,以便集中和高效地進(jìn)行研究和開發(fā)。
其次,需要有效的設(shè)計(jì)和制造策略來(lái)促進(jìn)快速原型制作,其中可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)鍵修改,以提高在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的可用性和可靠性。
第三,從實(shí)驗(yàn)室/原型規(guī)模到工業(yè)規(guī)模制造對(duì)于大規(guī)模部署至關(guān)重要。生產(chǎn)自動(dòng)化和基本流程理解至關(guān)重要。
第四,針對(duì)非常規(guī)用例引起的問(wèn)題的監(jiān)管策略值得盡早關(guān)注,公司應(yīng)確保他們遵守法規(guī)。
結(jié)語(yǔ)和展望
在現(xiàn)代社會(huì)以及大數(shù)據(jù)和數(shù)字化時(shí)代,傳感器已成為不可或缺的。
為了實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的傳感秤和對(duì)無(wú)處不在的物體的傳感,柔性傳感器使我們能夠在形狀復(fù)雜和變形的表面上實(shí)現(xiàn)高保真測(cè)量,以及可以實(shí)現(xiàn)低成本大面積制造。這些特性使柔性傳感器在各種應(yīng)用中表現(xiàn)出色,例如可穿戴健康監(jiān)測(cè)、智能包裝和樓宇集成傳感。
盡管研究勢(shì)頭強(qiáng)勁,進(jìn)展迅速,但柔性傳感器的行業(yè)和市場(chǎng)推廣仍然面臨著許多挑戰(zhàn),這篇綜述提出一個(gè)全面的路線圖,以期望將研究工作引向共同的目標(biāo),并指導(dǎo)來(lái)自不同社區(qū)的協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略。
通過(guò)這樣的合作努力,科學(xué)的突破可以更快取得,并為人類的進(jìn)步提供資本。
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審核編輯黃宇
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