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廣皓天
前些日子，一家名為能斯達(dá)的企業(yè)獲得小米長(zhǎng)江產(chǎn)業(yè)基金1000萬(wàn)投資。此外在今年三月，該企業(yè)還獲得易方新達(dá)創(chuàng)業(yè)投資、共青城國(guó)謙成長(zhǎng)一號(hào)股權(quán)投資。據(jù)悉，該公司致力于柔性傳感技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，在消費(fèi)電子、健康醫(yī)療、IOT等領(lǐng)域進(jìn)行布局。
從能斯達(dá)的股權(quán)結(jié)構(gòu)可以看出，其母公司漢威科技持股最高，漢威科技主要圍繞物聯(lián)網(wǎng)開展業(yè)務(wù)；另一方面，小米對(duì)能斯達(dá)的投資，不難看出是其針對(duì)IoT“投資+孵化”模式下的又一動(dòng)作。由以上信息不難判斷，柔性傳感器在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)將大有作為。
目前，柔性傳感器的應(yīng)用還未鋪開，不過畢竟資本看好，盯上該技術(shù)的企業(yè)也不在少數(shù)，已有不少產(chǎn)品落地。由于其天生具有濃厚的科幻色彩，雖說技術(shù)與醫(yī)療應(yīng)用更為適配，但人們對(duì)它的期望也不乏有機(jī)器人、元宇宙領(lǐng)域的應(yīng)用。接下來(lái)，本文將針對(duì)柔性傳感器的實(shí)現(xiàn)、近況及趨勢(shì)逐一進(jìn)行分析。
從技術(shù)層面看懂柔性傳感器
隨著人們需求及大環(huán)境的變化，老式傳感器已不再適合日益復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景。目前，市場(chǎng)對(duì)新型傳感器有材料、技術(shù)、輕量化、多元化四方面的要求。其中，在材料上要求有新材料和新工藝的更替；在技術(shù)上要求傳感器實(shí)現(xiàn)集成化和智能化；在輕量化上要求硬件設(shè)備微小型化；在多元化上要求傳感器中有多學(xué)科與功能的交叉。為滿足上述要求，柔性傳感器應(yīng)運(yùn)而。
柔性傳感器利用柔性基底制成，具有透明、柔韌、延展、可自由彎曲甚至折疊、便于攜帶、可穿戴等特點(diǎn)，并且不拘泥于一種形式，可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景不同按需求改變形態(tài)，以滿足復(fù)雜多樣的測(cè)量條件。據(jù)了解，新型柔性傳感器在電子皮膚、醫(yī)療保健、電子、電工、運(yùn)動(dòng)器材、紡織品、航天航空、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域受到廣泛應(yīng)用。
據(jù)專業(yè)人士介紹，目前柔性傳感器可按用途與感知機(jī)理分類。按照用途分類，柔性傳感器包括柔性壓力傳感器、柔性氣體傳感器、柔性濕度傳感器、柔性溫度傳感器、柔性應(yīng)變傳感器、柔性磁阻抗傳感器和柔性熱流量傳感器等；按照感知機(jī)理分類，柔性傳感器包括柔性電阻式傳感器、柔性電容式傳感器、柔性壓磁式傳感器和柔性電感式傳感器等。
為更清楚地展現(xiàn)柔性傳感器在技術(shù)層面的詳細(xì)情況，小編將其常用材料和分類整理為如下表格：
柔性傳感器常用材料(來(lái)源：物聯(lián)傳媒整理)
柔性傳感器分類(來(lái)源：物聯(lián)傳媒整理)
技術(shù)上的與眾不同讓柔性傳感器成為了電子行業(yè)的新寵，同時(shí)也為傳感器行業(yè)帶來(lái)了不小震動(dòng)，在市場(chǎng)上，柔性傳感器表現(xiàn)又如何呢？
從市場(chǎng)層面了解柔性傳感器
要討論產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)值，還要從落地的產(chǎn)品說起。目前柔性傳感器受市場(chǎng)看好的應(yīng)用非常多，小編整理了國(guó)內(nèi)外相關(guān)企業(yè)及其產(chǎn)品：
部分柔性傳感器相關(guān)企業(yè)及其產(chǎn)品(來(lái)源：物聯(lián)傳媒整理)
可見，柔性傳感器相關(guān)落地產(chǎn)品已相當(dāng)多。相比老式傳感器的應(yīng)用，柔性傳感器在觸覺、力反饋和嗅覺上有大量更新。由于作用機(jī)理的改變，對(duì)老式傳感器的更替或只是時(shí)間問題。并且由于柔性傳感器在輕薄方面的優(yōu)勢(shì)，更為符合消費(fèi)電子市場(chǎng)。
同時(shí)，上表所體現(xiàn)的也只是冰山一角，通過天眼查數(shù)據(jù)，目前國(guó)內(nèi)大概有超過4000家企業(yè)擁有柔性傳感器的產(chǎn)品和專利技術(shù)。不過雖然落地產(chǎn)品多，但柔性傳感器還處于發(fā)展初期，在材料、技術(shù)及產(chǎn)業(yè)鏈上分別面臨著不小挑戰(zhàn)。
在材料上，碳納米管和石墨烯等用于柔性傳感器的材料制備技術(shù)工藝水平還不成熟，也存在成本、適用范圍、使用壽命等問題。常用柔性基底存在不耐高溫的缺點(diǎn)，導(dǎo)致柔性基底與薄膜材料間應(yīng)力大、粘附力弱。
在技術(shù)上，柔性傳感器許多技術(shù)仍停留在研究階段，柔性傳感器產(chǎn)業(yè)鏈整體亟待提高。就技術(shù)本身而言，傳感器的穩(wěn)定性、耐磨損性、組裝、排列、集成和封裝技術(shù)也等還需要進(jìn)一步提高。而在產(chǎn)業(yè)鏈上，從整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的配套來(lái)說，柔性電路、柔性存儲(chǔ)，以及軟硬連接等環(huán)節(jié)也需要跟進(jìn)步伐。
未來(lái)三趨勢(shì)：健康醫(yī)療，機(jī)器人，VR+元宇宙
第一個(gè)趨勢(shì)在醫(yī)療健康領(lǐng)域。由于柔性傳感器與醫(yī)療健康設(shè)備的天然適配，在該領(lǐng)域前景非?？捎^，目前概念及試點(diǎn)產(chǎn)品包括電子紋身、智能繃帶、智能衣物等。
其中，常見的產(chǎn)品包括智能創(chuàng)可貼、智能繃帶、柔性血氧計(jì)等。以智能創(chuàng)可貼為例，區(qū)別于普通的創(chuàng)可貼，智能創(chuàng)可貼將柔性傳感器、藥物和醫(yī)用膠帶融合在一起，可以通過檢測(cè)患者傷口部位的pH值，判斷傷口的愈合程度以及發(fā)炎情況，避免發(fā)生感染。
更貼近人身體的還有電子紋身(E-tattoo)，其輕薄、柔軟的特性使其能夠良好貼合人體皮膚，捕捉生物信號(hào)，傳感人類的生命體征。人體是一種模擬生物信號(hào)系統(tǒng)，而機(jī)器和電子世界則是數(shù)字的。因此若想實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，人需要“數(shù)字化”，“電子紋身”被認(rèn)為是人類“數(shù)字化”的有效途徑之一。
除了對(duì)專業(yè)性要求較高的醫(yī)療，在消費(fèi)端的健康監(jiān)測(cè)也有普適性產(chǎn)品，柔性傳感器在服裝領(lǐng)域有智能衣物的相關(guān)涉及，旨在讓可穿戴設(shè)備無(wú)感化。目前，已經(jīng)有研究將纖維和柔性傳感器編制在一起，這種實(shí)現(xiàn)方式是以紡織品作為基底，采用不同方式與傳感材料或元件結(jié)合，制成的適應(yīng)各類可穿戴設(shè)備需求的柔性傳感器件。
據(jù)相關(guān)人士分析，從當(dāng)前的市場(chǎng)前沿來(lái)看，功能性服飾和運(yùn)動(dòng)類服飾將會(huì)是柔性傳感器率先突破的兩大市場(chǎng)，比如針對(duì)沙漠等惡劣環(huán)境工作人員穿著的智能服裝，溫濕度傳感器不僅能夠檢測(cè)工作人員的生命特征，也能對(duì)外部環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，利于工作人員隨時(shí)掌握自身的健康狀況及環(huán)境情況。
第二個(gè)趨勢(shì)在機(jī)器人領(lǐng)域。旨在為機(jī)器人加上電子皮膚(E-skin)，讓機(jī)器人擁有人類的感知力。通過柔性壓力、溫度等傳感器，讓軟機(jī)器人擁有類似于人類皮膚的敏感性，賦予其生動(dòng)的觸覺、視覺、聽覺、味覺和嗅覺等感知能力。
電子皮膚是不少學(xué)院及企業(yè)的重點(diǎn)研究方向。目前已有不少相關(guān)研究發(fā)表，比如現(xiàn)任德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校(UT-Austin)的教授魯南姝，發(fā)明了一種新型的混合響應(yīng)電子皮膚，拓寬傳感器的壓力工作范圍，并保持觸覺靈敏度。
而在企業(yè)端，能斯達(dá)則表明正積極布局機(jī)器人產(chǎn)業(yè)。在漢威科技二季度財(cái)報(bào)發(fā)布之際，其發(fā)言人表示“未來(lái)的擬人化和仿生化機(jī)器人會(huì)需要感知除了聲音、光線之外的更多東西，比如通過電子皮膚實(shí)現(xiàn)觸覺和力反饋，通過氣體傳感器實(shí)現(xiàn)電子鼻等等。因此在觸覺、溫度、力反饋等方面都是柔性傳感器的應(yīng)用場(chǎng)景。”
據(jù)了解，受關(guān)注較多的“人形機(jī)器人”，在未來(lái)將會(huì)大量運(yùn)用柔性電子技術(shù)，包含柔性電子皮膚、柔性觸覺傳感器、柔性彎曲和應(yīng)變傳感器。
第三個(gè)趨勢(shì)在VR設(shè)備+元宇宙領(lǐng)域。目前，不少柔性智能傳感器產(chǎn)品已能夠提供虛擬交互體驗(yàn)的數(shù)據(jù)連接服務(wù)，可應(yīng)用于多種虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，例如：觸覺的力度感知與反饋、空間定位、動(dòng)作、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等識(shí)別與反饋，以及穿戴式設(shè)備的人體運(yùn)動(dòng)健康識(shí)別與反饋，建立虛擬人物的真實(shí)性等方面，并且還可以為人機(jī)交互技術(shù)領(lǐng)域的觸覺設(shè)備(例如元宇宙手套等)實(shí)現(xiàn)觸感體驗(yàn)提供技術(shù)支持。
結(jié)語(yǔ)
除了上文提到的應(yīng)用外，柔性可穿戴電子的研究應(yīng)用還體現(xiàn)在人類生活的諸多方面，如可穿戴心臟除顫器、置于隱形眼鏡中的柔性電路、可穿戴式心電呼吸傳感器、薄膜晶體管和透明薄膜柔性門電路等，基于柔性傳感器構(gòu)建的健康醫(yī)療監(jiān)測(cè)系統(tǒng)越發(fā)成熟，商用也指日可待。
雖然前景可觀，但柔性傳感器還有技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈上的問題亟需解決，畢竟對(duì)于產(chǎn)品的流通而言，質(zhì)量和生態(tài)是關(guān)鍵。同時(shí)，柔性傳感器也在等一個(gè)殺手級(jí)應(yīng)用以在市場(chǎng)中爆發(fā)，除了呼聲最高的醫(yī)療健康，在機(jī)器人和元宇宙領(lǐng)域，柔性傳感器或能順著這兩大潮流引領(lǐng)一場(chǎng)技術(shù)革命。
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