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聚合物传感器将走向何方?

2019-04-15
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2016年,东京大学Takao Someya教授在自然杂志上发表了《塑料传感器将是聚合物电子材料下一个发展机会》的文章。在该篇文章中,他提出了 “健康等生理机能监测能否像汽车自检一样,传感人体健康?” 的问题。


Someya所说的传感,就是指现在电子产品中必不可少的传感器。作为一种检测装置,传感器是实现自动检测和自动控制的基础部件。随着科技的发展,传感器也在不断更新。其中,受人工智能以及智慧医疗等新兴领域的影响,聚合物传感器逐渐也受到关注


在种类繁多的聚合物传感器中,又以柔性压力传感器为主,被众多企业和研究院所青睐。市场认为,用于健康监测的可穿戴设备将会为柔性压力传感器带来发展机会。


为什么柔性压力传感器受到了可穿戴设备的青睐?


这主要与大家对身体健康重视程度的提高,并开始利用可穿戴设备对各项身体健康指标进行实时监测有关。人们希望可穿戴设备可以直接贴附在皮肤表面,从而获得血压、血糖、脉搏等一系列健康信息,并将这些信息收集到智能设备中,经过分析和提取,帮助医生进行诊断。而在实现这一目标的过程中,其最大的瓶颈在于传统的刚性无机集成器件无法与人体柔性组织高度紧密贴合与集成,也就无法精准地进行监测。柔性压力传感器的诞生,有助于改变这一现状。


Someya教授在2003年就首次将半导体聚合物用于压力传感器件,但此时的柔性压力传感器还存在着灵敏度低、最低压力响应阈值大、响应速度慢等问题。为了翻越这三座大山。不少团队在接下来的几年里持续投入研究,并在这三个方面获得了不少突破。


2014年,南京大学通过界面掺杂聚合物调控薄膜微纳结构,将柔性压力传感器的灵敏度提高到最高133 kPa-1、压力响应阈值低至0.8Pa、响应时间小于47 ms。该项研究被东京大学Takao Someya教授在Nature Materials论文引用并评价为最高灵敏度。

 


同时,人们需要可穿戴设备能够实时监控各种身体指标。也就是说,需要可穿戴感应系统不仅可以检测单个感测信号,而且可以同时测量多个信号。于是,多模传感器也应运而生。



回到前文Someya的提问——健康等生理机能监测能否像汽车自检一样,传感人体健康?答案是可以的,要想实现这一目标,就要发展物理、化学、生物等多模柔性传感器及集成系统。而在这个过程中,聚合物传感器都扮演了重要的角色。



在泰克公司第三届半导体材料器件表征及可靠性研究交流会上,有行业专家分享了这方面的研究成果,欲了解更多聚合物传感器发展前景,请点击下方原文阅读,获得全部PPT。


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