觸覺傳感器因其在人機(jī)交互系統(tǒng)、智能機(jī)器人、可穿戴醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域的廣闊的應(yīng)用前景而引起了人們的廣泛關(guān)注。實現(xiàn)該種傳感器的關(guān)鍵是:(1)高靈敏度和低串?dāng)_;(2)快速響應(yīng)時間;(3)在柔性襯底上制造宏觀傳感器的經(jīng)濟(jì)性。然而，目前報道的低成本觸覺傳感器無法同時實現(xiàn)高靈敏度、低串?dāng)_和快速響應(yīng)。杭州電子科技大學(xué)董林璽研究團(tuán)隊報道了一種利用噴墨打印工藝制備的4×4電容陣列觸覺傳感器，該傳感器分別使用具有創(chuàng)新島狀結(jié)構(gòu)的PDMS和可打印的納米復(fù)合墨水作為介電層和電極。通過改變介質(zhì)層島狀結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)可以調(diào)節(jié)傳感器調(diào)靈敏度，同時有效降低傳感元件之間的串?dāng)_，從而實現(xiàn)對施加壓力的準(zhǔn)確位置感知。傳感器靈敏度在0-1 kPa范圍內(nèi)可達(dá)0.76 kPa-1，在1-15 kPa范圍內(nèi)可達(dá)0.2 kPa-1。此外，該傳感器具有快速響應(yīng)時間(~50 ms)和低檢測極限(~2 Pa)。這些成果很少在全印刷的觸覺傳感器中報道。作為全印刷高靈敏度低串?dāng)_傳感器的概念驗證，最后演示了人體運動和聲音信號檢測。陣列傳感器的優(yōu)勢提供了多種應(yīng)用，包括用于測量用戶信號的低成本，寬范圍靈活的可穿戴設(shè)備，康復(fù)訓(xùn)練和人機(jī)交互等。

可穿戴傳感器作為初始終端是人們追求健康生活的迫切需求。高性能的觸覺傳感器是準(zhǔn)確獲取壓力信息的保證。河北工業(yè)大學(xué)孟垂舟團(tuán)隊研究團(tuán)隊利用高導(dǎo)電性聚（3,4-乙烯二氧噻吩）：聚甲基丙烯酸甲酯微球修飾的聚（苯乙烯磺酸鹽）薄膜作為贗電容電極材料，其先借助氣動點膠直寫工藝在柔性基底上制備了圖案化陣列電極，再通過溶液澆鑄-冷凍干燥的簡易方法開發(fā)了一種柔性離子電子觸覺傳感器。該傳感器具有超高靈敏度(162.90 kPa-1)、寬檢測范圍(160 kPa)、低檢測限(30 Pa)、快速響應(yīng)時間(25 ms)、優(yōu)異的重復(fù)性和耐用性。由于超高靈敏度，該傳感器能夠檢測到動態(tài)微運動(如觸摸砂紙表面、滴下水滴、向燒杯中加水)所產(chǎn)生的細(xì)微壓力。此外，其還演示了安裝該傳感器單元和陣列的智能手套在快速準(zhǔn)確盲文識別中的應(yīng)用。本文提出的制造柔性超靈敏觸覺傳感器的簡單高效策略，將有利于各種可穿戴微壓力傳感的應(yīng)用。

柔性傳感器在細(xì)微力/振動檢測、人體運動/健康監(jiān)測等相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。盡管人們開發(fā)了各種各樣的傳感器以滿足這一日益增長的需求，但制備具有超高靈敏度和穩(wěn)定性的令人滿意的傳感器仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。北京化工大學(xué)吳大鳴教授團(tuán)隊通過高效且可設(shè)計的噴墨打印方法成功制備了一種雙層柔性傳感器。金屬銀層沉積在有或沒有微結(jié)構(gòu)的聚氨酯丙烯酸基板上，形成柔性電極。平面電極和微結(jié)構(gòu)電極最終結(jié)合成為具有超高靈敏度和穩(wěn)定性的耐用雙層柔性傳感器。此外，柔性平面電極也可以應(yīng)用于單層傳感器。在平面單層傳感器中同時實現(xiàn)了超高靈敏度(應(yīng)變系數(shù)大于1100)，良好的耐久性(大于1000次循環(huán))和快速響應(yīng)性(響應(yīng)時間≈90 ms)，而組合雙層傳感器則對小壓力(~250 Pa)也有快速響應(yīng)能力。此外，這些單層和雙層傳感器可以監(jiān)測各種生理信號(例如，人體脈搏波形，呼吸行為和語音識別)，表明它們在可穿戴電子產(chǎn)品中的應(yīng)用前景廣闊。

柔性觸覺傳感器在可穿戴醫(yī)療設(shè)備中備受追捧。然而，既要通過透氣性來實現(xiàn)穿著舒適性，又要通過疏水性來抵抗水濺，甚至在特殊的水下環(huán)境中使用仍然存在挑戰(zhàn)。河北工業(yè)大學(xué)孟垂舟團(tuán)隊受荷葉智能生物結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，通過將一個離子凝膠電解質(zhì)夾在兩個聚多巴胺(PDA)/MXene/硬脂酸(STA)織物電極之間，開發(fā)了一種柔性、透氣、防水和自清潔的觸覺傳感器?？椢镏械奈⑼ǖ篮湍z中的通孔使傳感器具有723.5mm s1的高透氣性，傳感器外表面裝飾的STA微片具有疏水性，大水滴接觸角達(dá)140.7°具有獨特的自潔耐洗性能。利用超電容傳感機(jī)制，利用MXene納米片在微纖維上的微觀結(jié)構(gòu)和有內(nèi)部孔徑的中間層來初步分離電極和電解質(zhì)，實現(xiàn)了高達(dá)1677.79kPa*的靈敏度，同時該傳感器在1000次的彎曲測試后展現(xiàn)了優(yōu)異的穩(wěn)定性。最后其演示了所研制的柔性傳感器在水下特殊環(huán)境下，在人體不同部位進(jìn)行生理信號監(jiān)測、運動檢測和莫爾斯電碼無聲信息通信的實際傳感應(yīng)用。

河北工業(yè)大學(xué)孟垂舟團(tuán)隊報道了一種基于電紡TPU納米纖維平臺的柔性可拉伸的離子電子觸覺傳感器，具有高靈敏度和寬檢測范圍。該傳感器采用夾層式器件配置，使用嵌入AgNW的導(dǎo)電織物墊作為電極，使用IL復(fù)合離子織物墊作為電解質(zhì)?；诔夒娙輦鞲袡C(jī)制和多孔微結(jié)構(gòu)，其開發(fā)的傳感器具有高靈敏度(8.14 kPa2)、寬檢測范圍(280 kPa)、短響應(yīng)時間(25ms)和令人難以置信的穩(wěn)定性(在高達(dá)15%的不同應(yīng)變下1000次循環(huán)零漂移)和可重復(fù)性(在多達(dá)50次壓力加載循環(huán)的完整檢測范圍內(nèi)的偏差為1.3%)。由于多通道多孔納米纖維網(wǎng)絡(luò)的固有性質(zhì)，該傳感器在25°C下具有空氣(滲透率≈9.1mm s2)和水分(滲透率≈142.69gm2h2可滲透性,汗液惰性(接觸角~136%)、導(dǎo)熱性(類似于無紡布的散熱)和生物相容性(粘附皮膚10天后無炎癥跡象)。驗證了其具有實時和連續(xù)監(jiān)測功能。具體來說，可以通過在膝蓋骨周圍安裝三個單獨的傳感器單元來監(jiān)測壓力點，而可以通過安裝一個包含整個膝蓋區(qū)域的5X5傳感器陣列來繪制空間壓力分布圖。因此，可以根據(jù)收集到的傳感數(shù)據(jù)監(jiān)測步行和跑步過程中膝關(guān)節(jié)的狀態(tài)。如果檢測到過載，則會發(fā)出潛在膝關(guān)節(jié)損傷警告，以糾正跑步者的姿勢或促進(jìn)患者進(jìn)行適當(dāng)?shù)目祻?fù)運動。

可穿戴觸覺傳感器在醫(yī)療監(jiān)測領(lǐng)域受到了廣泛的關(guān)注。然而，大多數(shù)以前的傳感器是由非綁定多層組裝，并建立在密封基板上，阻礙了可穿戴性和舒適性。河北工業(yè)大學(xué)孟垂舟團(tuán)隊采用靜電紡絲和噴霧干燥技術(shù)，開發(fā)了一種基于全納米纖維網(wǎng)絡(luò)的超薄透氣觸覺傳感器。該傳感器是通過將導(dǎo)電Cog0/PEDOT:PSS/AgNW電極在單離子IL/TPU織物電解質(zhì)墊的兩側(cè)直接噴繪而成的，其總厚度僅為40um，可在任何曲面上進(jìn)行保形附著。高度多孔的納米纖維網(wǎng)絡(luò)使傳感器具有較高的透氣性和透濕性，確保了長時間佩戴的良好舒適性。基于贗電容傳感機(jī)制和納米纖維微結(jié)構(gòu)，該傳感器具有79.5kPa的超高靈敏度、40ms的快速響應(yīng)時間和38kPa的寬檢測范圍?？煽啃詼y試表明，該傳感器能夠在測試儀上輸出穩(wěn)定、可重復(fù)的傳感信號，可進(jìn)行5kPa的加載/卸載循環(huán)10000次以上，并可連續(xù)檢測足部沖壓和彎頭彎曲動作達(dá)5000s以上。通過傳感器單元監(jiān)測手臂擺動和肘部彎曲以及通過傳感器陣列識別手勢也演示了實際可穿戴傳感應(yīng)用。

中科院福建物構(gòu)所吳立新團(tuán)隊借助熔融沉積建模3D打印和原位噴涂技術(shù)開發(fā)了一種可擴(kuò)展、高導(dǎo)電性、低填充物含量的柔性壓阻式傳感器。在3D打印傳感器的過程中，石墨烯懸浮液被噴灑在每一層上，這有助于在打印系統(tǒng)的表面和界面上形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。沉積在整個表面的石墨烯經(jīng)常受到納米顆粒分層的影響，并隨著時間的推移失去其功能。為了避免這種情況，制備的樣品進(jìn)行發(fā)泡。泡沫工藝通過形成微孔結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了低質(zhì)量密度的傳感器，并且表面沉積的石墨烯很好地嵌入了TPU表面。在這項工作中采用的方法揭示了一個穩(wěn)定和連接的傳導(dǎo)路徑，具有優(yōu)異的電阻和對惡劣條件(暴露于有機(jī)溶劑)的抵抗力。此外，該傳感器在80%的嚴(yán)重壓縮應(yīng)變下依舊能保持其靈敏度，其GF為1.82,靈敏度為2.316kPa。導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)路徑隨填充模式的不同而變化從而影響其電靈敏度。擺動模式表現(xiàn)出良好的阻力;在拉伸作用下，該模式比其他模式產(chǎn)生更高的電流，并表現(xiàn)出延遲的導(dǎo)電路徑斷開。因此，嵌入式石墨烯/TPU導(dǎo)電傳感器具有良好的穩(wěn)定性和良好的靈敏度。此外，該傳感器還可用于監(jiān)測人體的運動和動作。

柔性壓力傳感器在電子皮膚、人機(jī)交互、健康監(jiān)測等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。開發(fā)具有機(jī)械柔性、高靈敏度、快速響應(yīng)時間和寬檢測范圍的傳感器仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。河北工業(yè)大學(xué)孟垂舟團(tuán)隊本文設(shè)計與制造了一種新型柔性超電容壓力傳感器，其器件結(jié)構(gòu)為平面電極結(jié)合多孔離子凝膠。利用雙電層電容和微結(jié)構(gòu)有機(jī)凝膠電解質(zhì)，該傳感器具有超高靈敏度(1126.96kPa4、寬檢測范圍(300kPa)快速響應(yīng)時間(25 ms)和超過6000次壓縮釋放循環(huán)的優(yōu)異穩(wěn)定性。該壓力傳感器具有穩(wěn)定的性能，可用于手指按壓、頸動脈脈搏測量和手指彎曲等多種應(yīng)用。這項工作為制造在可穿戴電子產(chǎn)品中有前途的柔性和超靈敏壓力傳感器提供了一種簡便且經(jīng)濟(jì)的方法。

對人體健康狀況的持續(xù)實時監(jiān)測是追求高質(zhì)量現(xiàn)代生活的關(guān)鍵，的可穿戴壓力傳感器的研究備受關(guān)注。然而，之前的大多數(shù)傳感器都是建立在不透氣的柔性基板上，在長期附著在皮膚上后會導(dǎo)致皮膚炎癥。河北工業(yè)大學(xué)孟垂舟團(tuán)隊開發(fā)了一種柔性和透氣的壓力傳感器，我們開發(fā)了一種基于修飾有MXene作為織物電極和離子凝膠作為織物電解質(zhì)的無紡布的柔性透氣壓力傳感器。由于超級電容式離子電子傳感機(jī)制和納米級堆疊MXene包裹在微尺度織物框架上的層次化結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，優(yōu)化后的壓力傳感器具有31.40kPa2(0-10kPa)的高靈敏度、高達(dá)80kPa的寬檢測范圍、45ms的短響應(yīng)時間以及出色的重復(fù)性和循環(huán)性。該織物傳感器可以無縫編織到紡織品中，用于實用的可穿戴傳感，并且能夠檢測手腕處細(xì)微的動脈脈搏和胸部微弱的呼吸節(jié)律，而不會影響佩戴者的舒適度。通過簡單的制造過程將開發(fā)的織物傳感器結(jié)合到常用服裝中，有望實現(xiàn)舒適的健康診斷。

柔性壓力傳感器在電子皮膚、人機(jī)交互和健康監(jiān)測領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用。開發(fā)具有機(jī)械靈活性且有高靈敏度、快速響應(yīng)時間和寬檢測范圍的傳感器仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。河北工業(yè)大學(xué)孟垂舟團(tuán)隊報道了一種新型柔性超電容式壓力傳感器的設(shè)計與制備方法，該傳感器采用多孔離子凝膠摻入平面電極的結(jié)構(gòu)。利用雙電層電容和微結(jié)構(gòu)有機(jī)凝膠電解質(zhì)的優(yōu)勢，其開發(fā)的傳感器具有超高的靈敏度(1126.96kPa2)、檢測范圍寬(300 kPa)、響應(yīng)時間快(25ms)，在6000次壓縮釋放循環(huán)中具有出色的穩(wěn)定性。所提出的壓力傳感器具有一致且穩(wěn)定的性能，可用于許多應(yīng)用，例如手指按壓、彎曲以及頸動脈脈搏測量。

作為可穿戴傳感裝置，它不僅要具有良好的透氣性以保證長期佩戴的舒適性，還需要具有防水能力以避免汗液侵蝕。然而，大多數(shù)報道的工作只具有透氣性或防水性，這極大地限制了它們的應(yīng)用。在該篇工作中，研究人員通過3D直寫和噴涂的方法，設(shè)計并制作了一種基于無紡布的防水透氣傳感器。超級電容的傳感原理和纖維的微觀不均勻結(jié)構(gòu)賦予傳感器高靈敏度(77.19kPa-1、寬檢測范圍(0-65kPa)快速響應(yīng)速度(50ms內(nèi))、循環(huán)穩(wěn)定性(超過10,000次循環(huán))。硬脂酸(STA)涂層方法使傳感器具有優(yōu)異的疏水性(水接觸角約為160.9%和防水能力，可以在潮濕環(huán)境甚至水下正常工作。得益于纖維天然的微孔結(jié)構(gòu)，該傳感器具有優(yōu)異的透氣性(359.4mms-1）。因此，基于織物的傳感器可以在正常的露天和水下環(huán)境中監(jiān)測人體運動和生理信號并識別手勢，顯示出其在水下應(yīng)用方面的巨大潛力。

可穿戴壓力傳感器因其在醫(yī)療監(jiān)測和人機(jī)交互方面的潛在應(yīng)用而引起了人們的極大興趣。然而，由于在多孔基底上構(gòu)建微結(jié)構(gòu)的難度，同時實現(xiàn)可穿戴電子產(chǎn)品的高靈敏度、低檢測限、快速響應(yīng)和出色的透氣性仍然是一個關(guān)鍵挑戰(zhàn)。本文受人體皮膚棘狀微結(jié)構(gòu)的高度靈敏觸覺感知的啟發(fā)，通過組裝基于MXene的傳感電極和基于MXene的交錯電極，設(shè)計和制造了一種仿生柔性壓力傳感器。產(chǎn)品仿生傳感器表現(xiàn)出良好的靈活性和合適的透氣性(165.6 mms-1)，可與典型的透氣服裝相媲美。得益于仿生間歇結(jié)構(gòu)的兩級放大效應(yīng)，本產(chǎn)品仿生傳感器在整個傳感范圍內(nèi)表現(xiàn)出超高靈敏度(1368.9kPa-1)、超快響應(yīng)(20ms)、低檢測限(1Pa)和高線性響應(yīng)(R2=0.997)。此外，壓力傳感器可以通過親密的皮膚接觸實時檢測大范圍的人體運動，為生物醫(yī)學(xué)監(jiān)測和個人醫(yī)療診斷提供重要數(shù)據(jù)。該原理為開發(fā)類似人體皮膚的高靈敏度、快速響應(yīng)觸覺傳感器奠定了基礎(chǔ)。

柔性壓力傳感器在智能機(jī)器人、醫(yī)療監(jiān)護(hù)和人機(jī)界面等領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用潛力。然而，如何協(xié)調(diào)高靈敏度和寬線性傳感范圍之間的平衡是一個關(guān)鍵挑戰(zhàn)。杭州師范大學(xué)受人體皮膚微結(jié)構(gòu)的啟發(fā)提出了一種具有軟硬協(xié)同互鎖(SHSI)微結(jié)構(gòu)的壓阻式壓力傳感器，在保持較寬線性傳感范圍的同時提高了靈敏度。所提出的SHSI傳感器由一個具有棘狀結(jié)構(gòu)的軟傳感層和一個具有圓頂結(jié)構(gòu)的硬電極層面對面組裝而成。SHSI微結(jié)構(gòu)的設(shè)計使傳感器在壓力下具有高效的機(jī)械刺激放大和一致的壓縮性。因此，所制備的SHSI傳感器同時表現(xiàn)出高達(dá)67.1kPa-1的靈敏度和高達(dá)650kPa的線性工作范圍。同時，該傳感器具有檢測極限低(7Pa)、響應(yīng)快(40ms)、恢復(fù)快(37 ms)以及超過10000次循環(huán)的穩(wěn)定性和耐久性?；谶@些出色的傳感性能，SHSI傳感器已成功應(yīng)用于生理信號監(jiān)測和可穿戴人機(jī)界面等領(lǐng)域。

表面生物電位干電極是長期健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分。在長期動態(tài)監(jiān)測過程中，皮膚/電極之間的壓力波動會影響心電信號的采集，降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。天津工業(yè)大學(xué)研究通過在仿蒼耳子倒鉤結(jié)構(gòu)（Fructus xanthii-inspired barb structure, FXbs）的Ag/AgCl-TPU干電極背面運用點膠工藝打印交互電路，將微納米錐PANI/PMMA柔性導(dǎo)電膜封裝在FXbs干電極背面，構(gòu)建了可同步采集壓力信號和心電信號的多功能傳感器和監(jiān)測服，可監(jiān)測人體動作。探究不同壓力、速度和運動狀態(tài)下壓力波動對心電信號采集質(zhì)量的影響。在模擬儀器中，當(dāng)壓阻變化率達(dá)到值51.41%時，ECG的波動范圍最小，為0.99 mV。在人體皮膚表面，翻身狀態(tài)下壓阻變化率和ECG波動幅度，分別為5.02%和5.99 mV?？蔀檠芯繅毫Σ▌訉θ梭w皮膚表面ECG信號的影響提供參考，同時可為電極/電解質(zhì)界面動態(tài)噪聲機(jī)理的研究提供實驗方法和依據(jù)。

基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）微結(jié)構(gòu)設(shè)計的柔性離子型壓力傳感器兼具高靈敏度與寬檢測量程，但 PDMS材料與離子介質(zhì)本身相容性較差，易引發(fā)離子泄漏，進(jìn)而導(dǎo)致器件性能衰減。本文研制出一種多孔離子型壓力傳感器（PIPS），基底采用PDMS泡沫材料。研究通過原位復(fù)合工藝，將離子液體/聚偏氟乙烯（IL/PVDF）凝膠電解質(zhì)填充至PDMS三維多孔網(wǎng)絡(luò)中，在孔道內(nèi)部形成穩(wěn)固的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。該方法可在微觀尺度下實現(xiàn)離子液體的封裝與固定，有效抑制離子泄漏，保障器件長期使用的穩(wěn)定性。所制備的多孔離子型壓力傳感器性能優(yōu)異：在3~110 kPa壓力區(qū)間內(nèi)，靈敏度達(dá)2.62 kPa-1；110~500 kPa 區(qū)間靈敏度為0.91 kPa-1，兼顧高靈敏度與寬檢測范圍。傳感器檢出限低至10 Pa，響應(yīng)時間僅51 ms，歷經(jīng)3000余次循環(huán)工作后性能依舊穩(wěn)定。憑借出色的靈敏度與穩(wěn)定性，該傳感器已成功應(yīng)用于人體生理信號監(jiān)測、柔性傳感陣列以及無線無源傳感場景。本研究為制備高性能、高可靠性的柔性壓力傳感器提供了全新思路，在傳感技術(shù)領(lǐng)域具備廣闊的應(yīng)用前景。

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