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/應(yīng)變傳感器，近年來引起了許多研究，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)為是最常見的一種，因?yàn)橥ㄟ^將力的變化轉(zhuǎn)化為電阻率的變化來設(shè)計(jì)和閱讀系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單。在過去的十年里，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模擬大腦的記憶功能和存儲(chǔ)模擬值。例如，柔性觸覺記憶器可以通過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實(shí)現(xiàn)，應(yīng)變可以持續(xù)一周以上，幾乎沒有衰減。基于有機(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，通過觸摸屏上的觸摸屏上進(jìn)行觸摸屏刷新，通過觸摸屏。

        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，但僅通過檢測(cè)健康信息是無法準(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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