傳感器市場上常見的柔性傳感器有以下兩個品類。一種是以聚酯薄膜為基底的壓力薄膜傳感器，采用PVDF膜或RFP膜作為敏感材料。另一種是以布料為基底的柔性壓力傳感器和柔性拉力傳感器，以應(yīng)變纖維作為敏感材料。

1 現(xiàn)狀

傳感器市場上常見的柔性傳感器有以下兩個品類。一種是以聚酯薄膜為基底的壓力薄膜傳感器，采用PVDF膜或RFP膜作為敏感材料。另一種是以布料為基底的柔性壓力傳感器和柔性拉力傳感器，以應(yīng)變纖維作為敏感材料。

壓力薄膜傳感器技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，在工業(yè)、以及消費(fèi)領(lǐng)域均已獲得廣泛應(yīng)用。本文重點(diǎn)研討的是柔性布基傳感器。

1.1 布基壓力傳感器、拉力傳感器已商用

由于布基傳感器基本保留了布料先天的優(yōu)點(diǎn)，如柔軟親膚、貼合曲面等，因此布基傳感器尤為適用人體相關(guān)數(shù)據(jù)的測量。

加拿大XSENSOR公司的壓力感應(yīng)技術(shù)處于世界前沿，其布基陣列式壓力傳感器廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)、健康醫(yī)療等不同行業(yè)。如下圖為支持臥具R&D的人體壓力分析系統(tǒng)。

圖源XSENSOR網(wǎng)站

國內(nèi)的布基壓力傳感器近年來亦有所發(fā)展。比如，堯樂公司已經(jīng)開發(fā)出大面積的布基壓力傳感器，主要服務(wù)于床墊、枕頭產(chǎn)品的門店體驗(yàn)服務(wù)，通過后臺的智能算法，為顧客量身選擇臥具。

圖源堯樂公眾號

珠海安潤普科技研發(fā)有布基的拉力傳感器，并且基于此開發(fā)了呼吸帶產(chǎn)品。

圖源安潤普網(wǎng)站

1.2 其他類型傳感器尚待進(jìn)化

除了上述呼吸帶、壓力傳感器采用的應(yīng)變型纖維，科學(xué)家亦在嘗試研發(fā)其他類型的智能纖維，從而獲得更多類型的布基傳感器。比如，通過智能纖維分析汗液的成分，從而診斷人體健康狀況。

除開人體相關(guān)數(shù)據(jù)測量，智能纖維亦能測量其他參量。如紹興纖藍(lán)公司研發(fā)出一種可感知臟污程度的變色纖維，隨著臟污程度的加深纖維的顏色從藍(lán)色漸變至紅色。多個家紡品牌已采用該種智能纖維推出智能家紡產(chǎn)品。

水星家紡?fù)瞥龅闹悄苊?/p>

總體來說，當(dāng)前可產(chǎn)品化的智能纖維種類非常少。雖然在實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)有多種類型的智能纖維面世，但距離產(chǎn)業(yè)化仍有較長的路程。

1.3 智能服裝和智能配飾是前景

布基傳感器的天然特性，誘使人們遐想其在體域網(wǎng)的廣闊前景。今年的Sensor Expo展會上，中科傳感技術(shù)（青島）研究院展出一款可測量心率的智能T恤。長條狀超敏感震動傳感器位于衣服左肩，通過感知頸動脈的搏動估計(jì)心率。數(shù)據(jù)通過柔軟的導(dǎo)線傳輸至左腰處的處理器和連接器。

設(shè)想運(yùn)動員在訓(xùn)練和比賽時身著此款智能T恤，后臺即可實(shí)時接收到各個運(yùn)動員的心率。配合AI算法，分析運(yùn)動員的身體數(shù)據(jù)變化、總結(jié)訓(xùn)練規(guī)律，反向指導(dǎo)訓(xùn)練計(jì)劃的制定。相比手環(huán)、呼吸帶等產(chǎn)品，智能服裝完全擺脫了佩戴的束縛感，帶給穿著者更舒適的體驗(yàn)。

圖由作者攝于Sensor Expo 2020

2發(fā)展方向

2.1 加速研發(fā)柔性配件

XSENSOR公司和堯樂公司的布基壓力傳感器的測量部分為布料成分，而其信號匯聚后傳導(dǎo)的信號線仍為傳統(tǒng)的金屬包膠導(dǎo)線。在床墊、枕頭等測量場合無傷大雅，但若要發(fā)展成為體域網(wǎng)應(yīng)用產(chǎn)品，傳統(tǒng)的金屬導(dǎo)線存在僵硬、無彈性、異物感強(qiáng)烈等缺點(diǎn)。

寧波韌和科技已經(jīng)開發(fā)出長度可垃伸8倍的彈性導(dǎo)線，有望成為由布基傳感器開發(fā)智能服飾的助攻。

圖源韌和科技網(wǎng)站

2.2 積極拓展應(yīng)用領(lǐng)域

除了天然的與人體相關(guān)的測量應(yīng)用，國內(nèi)布基傳感器廠家應(yīng)積極拓展其他領(lǐng)域的應(yīng)用。比如，國內(nèi)某公司早先嘗試在航天飛機(jī)的電池上布設(shè)布基傳感器，以監(jiān)測電池鼓包現(xiàn)象。也有其他公司嘗試在汽車智能內(nèi)飾領(lǐng)域應(yīng)用布基傳感器。

2.3 緊隨相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)

柔性布基傳感器是一項(xiàng)綜合性的技術(shù)，涉及到生物化學(xué)、材料、紡織、電子等多個領(lǐng)域的技術(shù)分支。如可檢測汗液的智能纖維是生物化學(xué)領(lǐng)域取得進(jìn)步后的產(chǎn)物。

近年來，國內(nèi)一些高校和研究所在特種纖維制備上取得了不少進(jìn)步，東華大學(xué)、武漢紡織大學(xué)、香港理工大學(xué)、寧波材料研究所等。他們或在研究領(lǐng)域取得了顯著的成果，或正在進(jìn)一步嘗試產(chǎn)業(yè)化智能纖維和柔性傳感技術(shù)的科研成果。

3 結(jié)語

誰也不能否認(rèn)物聯(lián)網(wǎng)的壯闊未來，而布基傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)的前端觸角，憑借其特殊的優(yōu)勢定能在體域網(wǎng)、曲面測量等場合發(fā)揮巨大作用。當(dāng)前，布基傳感器仍然是傳感器大家族中的稚子。但假以時日，布基傳感器必茁壯成長，獨(dú)擋一面。