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压阻式柔性应变传感器研究进展
摘要：压阻式柔性应变传感器具有灵敏度高、可重复性好、所需材料便宜等特点，在智能医疗、运动监测、机器人等领域得到了广泛应用。本文综述了压阻式柔性应变传感器的工作原理、制备方法、应用领域及发展趋势。据研究发现，这种传感器在微纳米尺度下具有更好的性能，为传感器的应用拓展了更广泛的空间。
关键词：压阻式柔性应变传感器；工作原理；制备方法；应用领域；发展趋势
1、引言
应变传感器作为目前应用最广泛且最成熟的传感器之一，在工业、医疗、军事、环保等领域中有着广泛的应用。压阻式柔性应变传感器作为一种应变传感器，其用途逐渐得到了人们的重视。近年来，组合智能与传感器技术已经吸引了学术和工业界的广泛兴趣。这些应变传感器可以在各个领域监测、诊断、决策和预测，实现对生产和人体状态的非侵入性监测。本文主要论述压阻式柔性应变传感器的研究进展，以及其应用前景和发展趋势。
2、压阻式柔性应变传感器的工作原理
压阻式柔性应变传感器是通过对压力变化的敏感度进行监测来测量压力的一种传感器。传感器的电阻值与所受应力有关。这种传感器的专用结构和功能是：将材料表面或基片面上的电阻材料覆盖在要检测的装置表面上。在受到应力时，电阻材料会发生弯曲或拉伸，这会导致其电阻值发生变化，进而反映表面所受应力的强度。
压阻式柔性应变传感器采用氧化锌、碳黑、石墨等材料制成感敏层。这样的材料具有良好的电阻变型特性，因此这种传感器具有很好的应变灵敏度和稳定性。
3、压阻式柔性应变传感器的制备方法
压阻式柔性应变传感器的制备方法具有很高的灵活性和多样性，并可根据应用需求进行选择。目前最常用的方法是薄膜制备法和注塑成型法。
3.1、薄膜制备法
薄膜制备法将电阻材料用薄膜的形式覆盖在要检测的装置表面上。制备流程很简单，可以实现大规模生产。制备流程主要包括：先将电阻材料制成溶液或浆糊，再将溶液涂布在基板或衬底上，干燥完毕后层层叠加薄膜，使其达到所需的电阻值。最后，将所制成的薄膜贴合在检测装置上即可。
3.2、注塑成型法
注塑成型法是在注塑机上将加热后的高弹性材料通过模具成型的方法来制备传感器。这种制备方法制造商可以按照需求量和器件尺寸进行大规模生产。相对来说，注塑成型法生产出来的传感器比薄膜制备法的传感器更耐腐蚀。
4、压阻式柔性应变传感器的应用领域
压阻式柔性应变传感器能够被广泛应用于运动监测、智能医疗、机器人等领域。此外，这种传感器还可用在模拟制造、智能安防和航空航天等行业中。
4.1、智能医疗
压阻式柔性应变传感器在医疗行业中有着广泛的应用，可以用于测量人体肌肉的力度。在康复期，教练需要知道受伤肌肉的强度和阈值，以帮助康复工作。传感器体积小、轻便、耐用，并且可以精确测量极细微的肌肉活动。这种传感器的另一个关键优点是，通过在肌肉表面贴附传感器，医生可以远程监测患者的肌肉活动情况，提高了病人的康复质量。
4.2、运动监测
智能运动设备中广泛应用的压阻式柔性应变传感器可以被安装在赛车、自行车等交通工具上，以实时检测材料受到的压力和应变变形，进而基于数据分析来促进该运动的发展。在运动监测设备中，传感器可以根据运动员的运动状态、过程、速度，来实时地检测身体周围的压力分布，从而提高运动员的比赛表现。
4.3、机器人
压阻式柔性应变传感器可被广泛应用于机器人领域，例如，传感器可以用于机器人的手臂和手指上。开发者可以使用衣服材料制作传感器，以便进行研究和测试。在机器人制造方面，通过编程机器人可以学习如何感知当地环境并做出相应的反应。
5、压阻式柔性应变传感器发展趋势
随着科学技术的不断发展，信息智能化领域已成为各大企业的重要赛道，也引发了无数研究者对新型柔性传感器的兴趣。当前对传感器性能的要求越来越高，需要精度更高且通用性更强，这为传感器的应用和推广提出了更高的要求。针对这些要求，压阻式柔性应变传感器正在向以下三个方向发展。
5.1、功能化多通道传感器
多通道传感器是指具有多个传感器的传感器系统，可以同时测量物料的多个属性和参数。对于多通道传感器，其精度越高，应用范围越广。发展功能化多通道压阻式柔性应变传感器已成为一种发展趋势。
5.2、耐高温化/抗腐蚀
有些场合需要应变传感器具有更高的抗腐蚀和耐高温性能，如航空、航天和汽车工业等领域。这些场合需要开发更稳定、更耐用的压阻式柔性应变传感器，并要求它们能在极端温度、腐蚀等环境下工作。
5.3、微纳米技术
微纳米技术可以对传感器进行多方面的升级，为传感器的应用拓展更广泛的空间。微纳米技术可以在超薄晶体材料中制造传感器。这些传感器可以在较小的平面上被制造，并且可以融合到其他设备和技术中，从而增强其功能性、敏感性和可信度等特点。
6、结论
总体而言，压阻式柔性应变传感器具有高灵敏度、可重复性好、所需材料便宜等特点，在智能医疗、运动监测、机器