1、柔性電子傳感器詳解目前，許多智能化的檢測設備已經大量地采用了各種各樣的傳感 器，其應用早已滲透到諸如工業生產、海洋探測、環境保護、醫學診 斷、生物工程、宇宙開發、智能家居等方方面 面。隨著信息時代 的應用需求越來越高，對被測量信息的范圍、精度和穩定情況等各性 能參數的期望值和理想化要求逐步提高。針對特殊環境與特殊信號下氣 體、壓力、濕度的測量需求，對 普通傳感器提出了新的挑戰。面對越來越多的特殊信號和特殊環境，新型傳感器技術已向以下 趨勢發展：開發新材料、新工藝和開發新型傳感器；實現傳感器的集 成化和智能化；實現傳感技術硬件系統與元器件的微小型化；與其它 學科的交叉整合的傳感器。同時，希望傳感

2、器還能夠具有透明、柔韌、 延展、可自由彎曲甚至折疊、便于攜帶、可穿戴等特點。隨著柔性 基質材料的發展，滿足上述各類趨勢特點的柔性傳感器在此基礎上應運 而生。柔性傳感器的特點與分類1、柔性傳感器的特點柔性材料是與剛性材料相對應的概念，一般，柔性材料具有 柔 軟、低模量、易變形等屬性。常見的柔性材料有：聚乙烯醇（PVA）、 聚酯（P E T ）、聚酰亞胺（P I ）、聚萘二甲酯乙二醇酯（P E N）、紙片、紡織材料等而柔性傳感器則是指采用柔性材料制成的傳感器，具有良好的柔 韌性、延展性、甚至可自由彎曲甚至折疊，而且結構形式靈活多樣，可 根據測量條件的要求任意布置，能夠非常方便地對復雜被測量進行檢

3、測。新型柔性傳感器在電子皮膚、醫療保健電子、電工、運動器材、 紡織品、航天航空、環境監測等領域受到廣泛應用。2、柔性傳感器的分類柔性傳感器種類較多，分類方式也多樣化。按照用途分類，柔性傳感器包括柔性壓力傳感器、柔性氣體傳感 器、柔性濕度傳感器、柔性溫度傳感器、柔性應變傳感器、柔性 磁阻抗傳感器和柔性熱流量傳感器等；按照感知機理分類，柔性傳感器 包括柔性電阻式傳感器、柔性電容式傳感器、柔性壓磁式傳感器和柔 性電感式傳感器等。柔性傳感器的常用材料1、柔性基底 為了滿足柔性電子器件的要求，輕薄、透明、柔性和拉伸 性好、絕緣耐腐蝕等性質成為了柔性基底的關鍵指標。在眾多柔性基底的選擇中，聚二甲基硅氧烷（

4、PDMS成為了人們的 首選。它的優勢包括方便易得、化學性質穩定、透明和熱穩 定性好等。尤其在紫外光下粘附區和非粘附區分明的特性使其表面可以很容易的粘附電子材料。很多柔性電子設備通過降低基底的厚度來獲得顯著的 彎曲性；然而，這種方法局限于近乎平整的基底表面。相比之下，可 拉伸的電子設備可以完全粘附在復雜和 凹凸不平的表面上。目前，通 常有兩種策略來實現可穿戴傳感器的拉伸性。第一種方法是在柔性基 底上直接鍵合低楊氏模量的薄導電材料。第二種方法是使用本身可拉 伸的導體組裝器件。通常 是由導電物質混合到彈性基體中制備。2、金屬材料金屬材料一般為金銀銅等導體材料，主要用于電極和導線。對于現代印刷工藝而言

5、，導電材料多選用導電納米油墨，包括納米顆 粒和納米線等。金屬的納米粒子除了具有良好的導電性外，還可以燒結 成薄膜或導線。3、無機半導體材料以ZnO和ZnS為代表的無機半導體材料由于其出色的壓電特 性， 在可穿戴柔性電子傳感器領域顯示出了廣闊的應用前景。一種基于直接將機械能轉換為光學信號的柔性壓力傳感器被開發 出來。這種矩陣利用了 Zn S:Mn顆粒的力致發光性質。力致發光的核 心是壓電效應引發的光子發射。壓電Zn S的電子能帶在壓力作用下產生壓伏效應而產生傾斜，這樣可以促進Mn2 +的激 發，接下來的去激發過程發射出黃光（580nm左右）。一種快速響應（響應時間小于10ms）的傳感器就是由這種

6、力致發 光轉換過程所得到，通過自上而下的光刻工藝，其空間分辨 率可達100 m這種傳感器可以記錄單點滑移的動態壓力，其可以用于辨別簽 名者筆跡和通過實時獲得發射強度曲線來掃描二維平面壓力分布。所 有的這些特點使得無機半導體材料成為未來快速響應和高分辨壓力傳 感器材料領域最有潛力的候選者 之一。4、有機材料大規模壓力傳感器陣列對未來可穿戴傳感器的發展非常重要。基 于壓阻和電容信號機制的壓力傳感器存在信號串擾，導致了測量的不 準確，這個問題成為發展可穿戴傳感器最大的挑戰之一。由于晶體管完美的信號轉換和放大性能，晶體管的使用為減少信 號串擾提供了可能。因此，在可穿戴傳感器和人工智能領域的很多研 究都

7、是圍繞如何獲得大規模柔性壓敏晶體管展開的。典型的場效應晶體管是由源極、漏極、柵極、介電層和半導體層 五部分構成。根據多數載流子的類型可以分為p型（空穴）場效應晶體管和n型（電子）場效應晶體管。傳統上用于場效應晶體管研究的p型聚合物材料主要是噻吩類聚 合物，其中最為成功的例子便是聚（3-己基噻吩）（P3HT）體系。萘四 酰亞二胺（NDI）和乖四酰亞二胺（PDI）顯示了良好的n型場效應性 能，是研究最為廣泛的n型半導體材料，被廣泛應用于小分子n型 場效應晶體管當中。通常晶體管參數有載流子遷移率、運行電壓和開/關電流比 等。與無機半導體結構相比，有機場效應晶體管（OFET）具有柔性 高和制備成本低的優點，但也有載流子遷移率低和操作電壓大的缺點。5、碳材料柔性可穿戴電子傳感器常用的碳材料有碳納米管和石墨烯等。 碳納米管具有結晶度高、導電性好、比表面積大、微孔大小可通過合成 工藝加以控制，比表面利用率可達100%的特點。石墨烯具有輕薄透明，導電導熱性好等特點。在傳感技術、移動 通訊、信息技術和電動汽車等方面具有極其重要和廣闊的應用前景。在碳納米管的應用上，利用多臂碳納米管和銀復合并通過印刷方 式得到