可拉伸應(yīng)變傳感器材料與器件研究進(jìn)展

沈康馨,陳寶中,梁瑞斌,蘭林鋒

（華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 廣州 510640）

0 引言

隨著現(xiàn)代社會的快速發(fā)展，近年來出現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)（IOT）和可穿戴醫(yī)療設(shè)備等新技術(shù)，并逐漸融入到人們的生活中。這些新興技術(shù)浪潮正促使著應(yīng)變傳感器向著可穿戴、柔性化的方向發(fā)展。柔性可拉伸應(yīng)變傳感器以電子皮膚、人機(jī)交互、生理信號監(jiān)測傳感器等形式在上述應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用［1-2］。新一代可拉伸應(yīng)變傳感器不僅需要更加合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，更需要擁有優(yōu)異的機(jī)械性能和穩(wěn)定的電學(xué)性能，這就對制備傳感器的材料提出了更高的要求。

傳統(tǒng)的應(yīng)變傳感器大多由金屬和半導(dǎo)體材料制成，材料的固有性質(zhì)使得應(yīng)變傳感器的拉伸性和耐用性受到限制，無法在拉伸、扭曲、折疊等情況下正常工作，難以順應(yīng)智能電子設(shè)備柔性化發(fā)展的趨勢。相比之下，利用新型柔性可拉伸材料制作的可拉伸應(yīng)變傳感器，擁有拉伸應(yīng)變范圍大、靈敏度高、響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性高、耐久性高等優(yōu)點(diǎn)，在醫(yī)學(xué)健康［3］、運(yùn)動監(jiān)測［4］、智能機(jī)器人［5］、電子仿生皮膚［6］、人機(jī)交互［7］等領(lǐng)域中受到廣泛關(guān)注。如今，可拉伸應(yīng)變傳感領(lǐng)域已發(fā)展成為一個集材料科學(xué)、設(shè)備和系統(tǒng)工程、信號處理及新興人工智能技術(shù)的多學(xué)科領(lǐng)域［8-9］。

本文歸納了可拉伸應(yīng)變傳感器的理論知識和研究進(jìn)展，介紹了應(yīng)變傳感器實(shí)現(xiàn)可拉伸的方式，按照傳感器的工作原理進(jìn)行了分類，介紹了制備可拉伸應(yīng)變傳感器的新型材料和應(yīng)變傳感器的相關(guān)性能參數(shù)，總結(jié)了近幾年來可拉伸應(yīng)變傳感器的相關(guān)進(jìn)展，根據(jù)可拉伸應(yīng)變傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用提出了未來需要解決的幾個問題。……