近年来，随着互联网和人工智能的发展和普及，轻薄便捷、电子性能优异的柔性压力传感器作为可穿戴电子设备的核心器件，拥有了越来越广阔的市场和极大的研究价值。

近日，大连理工大学机械工程学院刘军山研究员团队关于柔性压力传感器的最新研究成果，被国际知名期刊Small选为封面文章，该成果为柔性压力传感器的设计和制造提供了一种全新的思路。

什么是柔性压力传感器

传感器是现代智能生活的基础，手机、可穿戴装备、电动车、智能家居……几乎一切智能设备都离不开传感器。而其中，有一种压力传感器，起着关键性的作用。

顾名思义，一切和接触、力度相关的场合，都需要用到压力传感器。在许多实际应用中往往要把传感器集成到一些特定的不规则复杂表面,这就需要可以适应复杂表面的柔性压力传感器。柔性压力传感器是指采用柔性材料制成的传感器，具有良好的柔韧性、延展性、甚至可自由弯曲甚至折叠，而且结构形式灵活多样，可根据测量条件的要求任意布置，能够非常方便地对复杂被测量进行检测，可适应复杂的非平整的表面，极大地扩展了压力传感器的应用领域。

柔性压力传感器包含电容式、压阻式、压电式和摩擦电式等，其所用的基础材料包括纳米线、碳纳米管、聚合物纳米纤维、金属纳米颗粒、石墨烯等。一个典型的柔性压力传感器由柔性基底、敏感膜、封装层和柔性电极构成，分别对应基底清洗、薄膜印刷、点胶封装等工艺。

根据第三方市场研究机构IDTechEx预测，2018年到2028年，全球整个柔性电子市场整体规模将达到千亿，预计年复合增长率达20.4%，市场已进入快速增长期，柔性压力传感器有广阔的应用空间。

柔性压力传感器被广泛应用在消费电子、可穿戴医疗、智能家居家电、机器触觉、人机交互等领域。比如柔性压力传感器已被应用于TWS耳机、电动牙刷、电源开关，除了上述消费电子领域应用 ，在医疗健康和智能穿戴方面柔性压力传感器也有广泛应用前景，比如说，目前的智能手表要检测人的心跳，胸部心跳动态监测，可以对人在剧烈运动中的身体状态准确探测；接下来在智能鞋垫、床垫等产品中也有用武之地。

“重磅”研究成果引发国际关注

在不断的创新中，微米级压力传感器成为电极和活性层的常见微观结构。这些微观结构包括微粗结构、多孔结构和多尺度分层结构。通过这些结构的应用，压力传感器的灵敏度和稳定性得到了大幅提升。而具有快速响应和低滞后的压力传感器也在近年来获得了突破，这些性能的提升使得压力传感器能够更好地满足实时监测等需求。

柔性压力传感器以功能软材料层压缩变形为主导的传感机理，要求电极层具有相对较大的抗弯刚度，电极层厚度一般要比功能软材料层大1~2个数量级。因此，现有的柔性压力传感器厚度严重影响了传感器的轻质性、变形性和共形性。大连理工大学刘军山研究员团队长期开展柔性传感器研究，通过与大工力学系李明教授等团队合作，独辟蹊径地提出了一种纳米工程策略，首次制造出了亚微米厚度（0.85µm）的柔性压力传感器。

该纳米工程策略将柔性压力传感器的传感机理由功能软材料层的压缩变形为主导转变为柔性电极层的弯曲变形为主导，从根本上解除了对于传感器厚度的限制；而且，由于超薄的柔性电极层拥有极强的变形能力，使得传感器具有优异的检测性能。

传感器的单位面积重量只有2.8 g/m2，相当于普通办公打印纸的1/29，能够承受曲率半径小至8.8µm的面外超大弯曲变形，并且能够与皮肤表面实现完全共性贴合。另外，传感器的灵敏度为92.11 kPa-1，检出限为0.8 Pa，均处于目前公开报道的最高水平。

团队提出的纳米工程策略可以成数量级地减小传感器的厚度，从而突破性提升传感器的轻质性、变形性和共形性，同时还能够使得传感器具有超高的检测性能，为柔性压力传感器的设计和制造提供了一种全新的思路。

科教融合助力人才成长

成果的产出离不开科研人才的持续攻关，更离不开学校、学院、平台的支撑。刘军山所任教的大连理工机械工程学院实力强劲，面向航空航天、能源动力、智能制造等重点领域发展，学院机械工程学科为“985”“211”重点建设学科，入选国家“双一流”建设学科名录，为大连理工大学实力最强的学科之一。

依托一流学科，以高性能精密制造全国重点实验室、国家级协同创新中心、集成攻关大平台等国家级科研基地为基石，学院科研项目不断取得最新进展，牵头获得2项国家技术发明一等奖、1项国家科技进步一等奖（创新团队）、3项国家技术发明二等奖。

丰硕的科技成果同样指引着学院学子奋勇争先，畅游学术海洋。近年来，学院将工程科技前沿引入课堂，大力促进科教融合。同时，全程实行本科生导师制，依托国家、省、校多级创新创业项目，鼓励学生参加国家级创新创业竞赛，助力创新创业人才的快速成长，为未来的“科研人才”成长持续助力。

未来，大连理工大学将继续深耕机械工程领域，为国家培养更多学术引领者、行业领军者、工程领创者和复合型创新人才，加速科技成果转换，在科研领域取得更多新突破！

文章来源： 大连理工大学招生办，非凡钢琴FQ，传感器技术创新