该传感器可以精确测量被测曲面的动态弯曲曲率和弯曲角度，而且其弯曲测量结果不受拉伸变形的影响，所以在实际应用过程中，不要求传感器与被测曲面完美粘合，只需要贴合（允许小范围滑动，如戴手套或穿紧身衣的方式）即可，如图1b所示。可见，该传感器非常适合与穿戴服饰集成，可应用于关节弯曲监测、手势识别、坐姿监测等柔性智能穿戴设备，如图2所示。

 

图1. （a）应变传感器与（b）曲率传感器用于关节弯曲变形监测的优劣势

 

图2. 曲率传感器用于手势识别和坐姿监测

 

柔性可穿戴设备在运动、健康、医疗等方面有着重要的发展前景，是当前国际研究热点。在人体运动监测方面，人体表面主要变形模式为拉/压变形和弯曲变形，而且都是大变形。对于适用于柔性可穿戴设备的监测拉/压变形的柔性传感器，已经有很多相关研究；但对于弯曲变形（曲率或弯曲角度）监测，之前主要有两类方法：1）采用应变传感器替代，如图1a所示，这种方式要求传感器与人体完美粘合，一旦产生滑动，测量结果毫无意义，而这种粘合方式对于用户来说是难以接受的，所以不适用于实际的可穿戴设备；2）采用光学办法，设备复杂，不具有便携性，也不适用于可穿戴设备。

 

该工作相关论文近日在《先进材料技术》上发表（Adhesion-Free Thin-Film-Like Curvature Sensors Integrated on Flexible and Wearable Electronics for Monitoring Bending of Joints and Various Body Gestures. Advanced Materials Technologies, 2018），力学所为第一单位，苏业旺、李锐、陈玉丽为共同通讯作者。该研究工作受到中科院百人计划项目、国家自然科学基金面上项目的资助和中科院先导项目（XDB22040501）的支持。

 

两年前，斯坦福大学化学工程系教授、美国工程院院士鲍哲南在斯坦福创建了可穿戴计划中心，将不同学院、不同学科的学生和教师们集合在一起共同研究“柔性电子器件”。

 

在鲍哲南看来，十年、二十年之后，智能手机已经不再存在，但智能手机的功能会逐渐的分解成穿戴的衣服，或是皮肤表层。

 

“在未来，像皮肤一般的电子设备将会扮演着非常重要的角色，将会是我们和外部进行交流的方式，也会是我们人际交流的方式。”在11月17日举办的F2 科学峰会上，鲍哲南如是说。

 

作为数据信息的入口，传感器的核心是材料技术创新。鲍哲南坦言，人工皮肤很重要的一点，就是可以像人的皮肤一样有很灵敏的功能，利用这个功能，可以得到很精确的脉搏跳动，可以做成血压计，这是一个比较早期切入市场的方向。

 

可植入设备也是鲍哲南教授的研究方向之一。关于可植入设备，钛媒体曾报道过，因YY李学凌朋友圈意外走红的“植入芯片”，实际上是其AI慢病管中的一款医用级传感器，这些医用级生物传感器为普通用户打开了一个观察自己身体运作的窗口，让原本被放养的健康数据有了自我精细管理的可能。

 

Fusion Fund 创始合伙人张璐从本科就开始读材料工程，她经常被问到一个问题，你们专业能做什么？张璐认为，材料科学工程，材料化学工程，柔性材料，都是离商业应用非常近的学科，未来应用的前景非常巨大。

 

为探讨柔性电子器件的研发现状与商业化前景，在F2 科学峰会上，张璐、鲍哲南教授与哈佛大学讲席教授、美国艺术与科学学院院士、美国工程院院士、美国国家发明家科学院院士、美国科学院院士George M.Whitesides ，新加坡南洋理工大学材料科学与工程学院教授和副院长、南洋理工大学柔性器件创新研究中心主任陈晓东展开了一场讨论。

 

George M.Whitesides认为用柔性材料做成传感器，并且让它植入在人体内或者皮肤下，这可能是未来的一个领域。

 

张璐有着同样的看法，她认为人工皮肤技术的出现让个性化医疗、持续性监控变得更加容易。“我们希望所有未来的设备，还有医疗器械，都可以更加的小型化，现在人工皮肤，包括柔性电子器件，不仅小型化，还有柔性化，无感的使用，成为人体的延伸。”

 

陈晓东的课题组最近做了两件事情，把柔性的超级电容器变成纸一样，贴在皮肤上；又做成三维，可以任意折叠变成二维。“这是超过我们平常想象的事情，可以做的东西很多，完全可以改变很多工业上现有的处理方法。”

 

 

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