
在我们不断追求科技发展和创新的过程中,研究人员正在突破传统电子产品的界限,将科幻电影中的场景变成现实。他们开发出了一种创新的可拉伸柔性电子设备,这种设备可以检测来自皮肤、肌肉和器官的生物电信号,这些信号可控制机器人。这项技术的出现,无疑将为我们的生活带来巨大的变革。

随着科学技术的不断进步,柔性传感器的研究和开发已日趋受到关注。尤其在高精尖领域,如人机交互、智能机器人和健康监测等领域。及时有效的传感制动,对于让机器更为智慧,具有百感交集的能力来说至关重要。

加州大学圣地亚哥分校的研究人员研究了一种柔性的屏幕印刷传感器,可以通过无线耳机(如AirPods)贴在耳朵里。这种传感器不仅能够连续记录脑电波(EEG)信号,还能感知汗液中的乳酸数据。

柔性磁传感器因其多功能性和在柔性电子主要领域(包括软机器人、消费电子产品、医疗保健、汽车等)的潜在应用而受到欢迎。它们广泛用于导航、应变和压力传感、姿势和运动跟踪等任务。与刚性传感器相比,柔性传感器的一个关键优势是其可弯曲性,能够适应各种表面,包括柔软和不规则形状的表面。然而,这种优势是有代价的,因为柔性磁传感器检测小磁场的能力明显较差,这限制了它们的潜在用途。

近年来,各大品牌的折叠屏手机、柔性可穿戴电子等智能设备层出不穷,成为行业热点。作为柔性电子设备的重要组成部分,柔性传感器用以测量温度,反映人体的各项指标。现有的柔性薄膜温度传感器受柔性衬底、敏感材料等限制,难以实现高温物理场的温度测量。因此,如何继承柔性薄膜传感器优势,实现柔性薄膜传感器在高温环境下的应用是一个值得关注的问题。

日本科学家用超薄网格改进可穿戴医疗传感器,研究人员展示了如何使用超薄纤维网来构建称为热敏电阻的传感器的重要组成部分。热敏电阻是一种电阻,其电阻随温度而显着变化。

近些年来,可用于实时监测人体健康情况和生物信息的生物电子器件受到了广泛关注。可穿戴器件虽已成功用于监测心电图、脉搏血氧、葡萄糖等,可以满足日常人体身体健康监测需求,但已有的可穿戴器件如手表、手环等体积较大,监测葡萄糖的器件仍为有创检测且为刚性,与人体皮肤兼容性差且受电源与器件稳定性影响,其寿命较短。

神经递质是神经元传递信息的化学物质,但在动物体内监测神经递质等生物化学信号仍存在很多技术难题。美国斯坦福大学的研究团队开发了一种柔性传感器,可对大脑与肠道的神经递质进行实时监测

近日,清华大学机械工程系智能与生物机械团队与中科院北京纳米能源与系统研究所团队合作,提出了一种新颖的唇语解读系统(Lip Language Decoding System,LLDS)。该系统包含低成本、自供电的柔性摩擦电传感器和基于原型学习的深度学习模型。

柔性电子器件的应用场景包括健康监测、医疗手术、智能工业以及具有柔性大变形特征的航空航天设备,而柔性大应变传感器是其中监测变形的关键元件。传统基于金属或半导体的应变片无法满足与人体或柔性设备表面共形贴合的基本要求,并且传感范围比实际需求小。

在不久的将来,或许只需在皮肤放上一块柔性传感器,便能以非入侵的方式,实时检测皮肤病变。由香港城市大学(香港城大)科学家共同领导的研究团队,最近研发了一套基于机电感应的器件,能以自动化兼非入侵性的方式,用于诊断牛皮癣(银屑病)、皮肤癌等皮肤深层组织的疾病。有关研究成果将为日后应用于临床评估皮肤癌和其他皮肤疾病,奠下基础。

时至今日,通过穿戴电子设备监测心率、脉搏等,已经成为健康管理的重要一环。而在最近,浙江大学生物系统工程与食品科学学院IBE团队刘湘江、应义斌,信息与电子工程学院汪小知和农业与生物技术学院胡仲远,则为植物联合发明一款穿戴式“电子皮肤”。

韩国研究团队开发了一种可穿戴的热电元件(thermoelement),可通过体热(body heat)产生电能。该装置可以多元应用,譬如免电池的穿戴式装置。

机器人的实时健康监测和传感能力需要软性电子器件,但使用这种材料的挑战在于其可靠性。与刚性器件不同,由于具有弹性和柔韧性,其性能的可重复性较差。可靠性的变化称为磁滞。在接触力学理论的指导下,新加坡国立大学(NUS)的一个研究团队提出了一种新的柔性传感器材料,其滞后性明显降低。这种能力可以实现更精确的可穿戴健康技术和机器人传感。

柔性传感器是可穿戴电子设备的核心部件之一。随着5G时代的到来,柔性传感器越来越受到关注。但是,柔性传感器材料在实际应用过程中面临环境温度的制约。例如,当前所报道的弹性体基底材料因具有较低的动态特性使得所组装传感器的低温自愈合性能较差,亟需提升柔性应变传感器材料在低温应用环境中的快速自愈合能力。兰州化物所在柔性应变(摩擦)传感领域取得系列进展