應(yīng)變片式壓力傳感器應(yīng)用于可穿戴應(yīng)變傳感器

        壓力傳感器，又稱觸覺(jué)/應(yīng)變傳感器，近年來(lái)引起了許多研究，尤其是基于皮膚的柔性電子設(shè)備。它具有靈活性、耐久性、生物相容性等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。它重量輕，應(yīng)變靈活，使壓力傳感器緊緊附著在人體皮膚上，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)心率、呼吸節(jié)律等生理健康狀況。目前，文獻(xiàn)中已經(jīng)報(bào)道了各種高度敏感的傳感器系統(tǒng)。這些傳感器基于功能納米材料或混合微/納米結(jié)構(gòu)刺激轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。根據(jù)其傳導(dǎo)機(jī)制，可分為壓阻、壓電和電容壓力傳感器。其中，壓阻測(cè)量電阻率的變化被認(rèn)為是最常見(jiàn)的一種，因?yàn)橥ㄟ^(guò)將力的變化轉(zhuǎn)化為電阻率的變化來(lái)設(shè)計(jì)和閱讀系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單。在過(guò)去的十年里，可以穿戴應(yīng)變器件的靈敏度、測(cè)量因子、線性、滯后、響應(yīng)、恢復(fù)時(shí)間和超調(diào)行為得到了改善。盡管如此，為了進(jìn)一步提高，為了傳感器的性能，即使它傳感器的性能也很難以在2μm的基礎(chǔ)上開發(fā)出精確的彎曲性能，也很難以保持其他傳感器的彎曲性能。

        大部分皮膚感應(yīng)器在去除外力后不能保留觸覺(jué)信息。為了提高基于電子皮膚系統(tǒng)的通用性，可穿戴壓力傳感器的內(nèi)存特性不容忽視。與神經(jīng)元之間的突觸相似，柔性記憶傳感器可以用來(lái)模擬大腦的記憶功能和存儲(chǔ)模擬值。例如，柔性觸覺(jué)記憶器可以通過(guò)將壓力傳感器的底部電極替換成記憶器的頂部電極陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)，應(yīng)變可以持續(xù)一周以上，幾乎沒(méi)有衰減?；谟袡C(jī)壓敏元件的有機(jī)非揮發(fā)電阻存儲(chǔ)器保存時(shí)間較長(zhǎng)，至少6個(gè)月。然而，柔性壓力傳感器記憶的商業(yè)化仍面臨巨大挑戰(zhàn)。一個(gè)基于柔性電阻變化的柔性電子壁紙觸摸存儲(chǔ)器陣列。由于InGaZnO膜晶體管在大型基片上具有良好的集成電路性能，因此被用作柔性壓力傳感器陣列的FGRAMs。例如，這種電子壁紙的價(jià)值在于它可以像留言板一樣在觸摸屏上刷新后，通過(guò)觸摸屏上的觸摸屏上進(jìn)行觸摸屏刷新，通過(guò)觸摸屏。

        到目前為止，受皮膚啟發(fā)的可穿戴應(yīng)變傳感器大多用于監(jiān)測(cè)心跳或呼吸速度，心跳或呼吸速度與疾病密切相關(guān)。另一個(gè)重要的應(yīng)用是可穿戴應(yīng)變傳感器監(jiān)測(cè)物理運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)的能力。雖然各種可穿戴傳感器在監(jiān)測(cè)健康狀況方面取得了很大的進(jìn)展，但僅通過(guò)檢測(cè)健康信息是無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)或診斷疾病的。事實(shí)上，記錄的健康狀況，如皮膚溫度或心電圖，與受試者的身體活動(dòng)密切相關(guān)。因此，同時(shí)檢測(cè)人類活動(dòng)/運(yùn)動(dòng)非常重要。運(yùn)動(dòng)傳感器依靠手指或膝關(guān)節(jié)附著的柔性應(yīng)變傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)它們的運(yùn)動(dòng)。然而，肢體運(yùn)動(dòng)并不總是與整體運(yùn)動(dòng)有關(guān)，所以結(jié)合記錄的健康數(shù)據(jù)可能導(dǎo)致診斷不準(zhǔn)確。受剪紙藝術(shù)的啟發(fā)，有人設(shè)計(jì)了由四根梁和三個(gè)應(yīng)變傳感器組成的三軸應(yīng)變傳感器，以應(yīng)變傳感器，以應(yīng)變傳感器的運(yùn)動(dòng)。剪紙結(jié)構(gòu)應(yīng)變傳感器不總是與整體運(yùn)動(dòng)有關(guān)，因此結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)可能導(dǎo)致20.3毫米長(zhǎng)度和3毫米長(zhǎng)度的舒適。

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