具有全向傳感能力的柔性和可拉伸物理傳感器在應(yīng)對醫(yī)療監(jiān)測、人體運(yùn)動檢測和人機(jī)界面中復(fù)雜、可變和動態(tài)的現(xiàn)實(shí)場景方面具有重要意義。為了量化振動和變形刺激，可拉伸應(yīng)變傳感器在可穿戴電子產(chǎn)品和電子皮膚領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，具有高靈活性、簡單性和一致性的優(yōu)點(diǎn)。在可拉伸應(yīng)變傳感器的開發(fā)方面取得了顯著成就，重點(diǎn)是通過利用新型納米材料和微/納米結(jié)構(gòu)來提高其靈敏度、可拉伸性、耐用性、滯后性和檢測限。值得注意的是，需要在小應(yīng)變范圍內(nèi)具有出色的靈敏度，使傳感器能夠檢測到脈搏波和喉嚨振動等微小的生物物理信號。然而，由于其固有特性，如長徑比大的結(jié)構(gòu)和單向分布的傳感材料，大多數(shù)性能優(yōu)異的可拉伸應(yīng)變傳感器都受到僅將單軸應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電信號的能力的限制，阻礙了它們在多軸應(yīng)變環(huán)境中的應(yīng)用。因此，迫切需要開發(fā)更復(fù)雜的應(yīng)變傳感器系統(tǒng)，能夠有效地感知包含來自各個(gè)方向的應(yīng)變的復(fù)雜信息。

最近，為了檢測更復(fù)雜的多軸應(yīng)變條件，主要通過兩種策略開發(fā)了全向應(yīng)變傳感技術(shù)：單傳感器和多傳感器系統(tǒng)。在單傳感器方案中，某些各向同性全向柔性應(yīng)變傳感器是使用圍繞圓形排列的彎曲微槽設(shè)計(jì)的，并將手性伸縮超材料結(jié)合到基板中。雖然這些傳感器可以高靈敏度地檢測來自多個(gè)方向的應(yīng)變，但它們無法用單個(gè)傳感器確定應(yīng)變的具體方向，因此需要額外的傳感器陣列。之前實(shí)現(xiàn)定向應(yīng)變傳感的嘗試基于多傳感器系統(tǒng)方法，通常涉及以特定角度定位的兩個(gè)或三個(gè)各向異性應(yīng)變傳感器，以及基于每個(gè)傳感器之間的信號差計(jì)算應(yīng)變強(qiáng)度和方向的定制算法，這與本工作中提出的單傳感器方法有著根本的不同。此外，由于缺乏各向同性特性，當(dāng)涉及到處理多向應(yīng)變（即在不同方向施加相同的應(yīng)變）時(shí)，多傳感器系統(tǒng)方法更加復(fù)雜。從技術(shù)上講，在單個(gè)傳感器內(nèi)實(shí)現(xiàn)各向同性全向應(yīng)變傳感和方向識別是挑戰(zhàn)性的，因?yàn)榛驹韽母旧现v是相反的。各向同性傳感需要一個(gè)均勻的平臺來輸出相同的響應(yīng)，而方向識別則依賴于信號的差異。因此，考慮到傳感器的預(yù)期簡單性和效率，對于各種實(shí)際應(yīng)用來說，迫切需要一種將這兩個(gè)特征結(jié)合起來的可行策略。

來源：傳感器專家網(wǎng)