可穿戴和柔性电子传感器的进展

印刷技术

印刷技术是制造这些传感器最流行的技术。 印刷可以是丝网印刷，也称为模拟印刷，或者可以是数字印刷，也称为喷墨印刷。 

在丝网印刷中，制作掩模并将其送入打印机并用于打印所需的图案。几乎所有早期的传感器和电子电路都是通过这种丝网印刷技术制成的。 

如今，数字印刷已经到来，无需制作掩模。在数字印刷中，将要印刷的图案以数字方式送入计算机，并通过计算机命令自动印刷。 

尽管数字印刷简单、易于使用并且需要较少的手动工作，但用于该技术的墨水必须满足粘度和表面张力方面的一些特定要求。

另一方面，在静电纺丝技术中，制备聚合物溶液并将其送入注射器中，使用注射器泵将注射器驱动至金属针。 

沿着针施加高电压，通过破坏流体的表面张力来喷射聚合物溶液。在喷射过程中，聚合物溶剂挥发，稳定的聚合物材料以螺旋方式沉积，得到所需的纤维产品。 

类似地，在图案转移技术中，利用掩模通过普通印刷技术将图案印刷在刚性表面上，然后将图案转移到柔性基板上。

图案转印过程需要特别小心，因为制作的图案很脆弱，如果处理不当可能会损坏。增材制造也称为 3D 打印，是用于制造复杂电子设备或电路设计的最新打印技术。

在该技术中，印刷以一层一层的方式进行，并且图案被一层一层地印刷在柔性基板上。使用这种技术，可以有效地制造具有复杂纳米结构或设计的电子设备。 

柔性和可穿戴传感器具有许多一般和医疗保健应用。特定公用事业中特定传感器的部署取决于要完成的测量或跟踪的类型。 

典型应用的传感器有电化学传感器、压力或应变传感器、温度传感器等。图 1 展示了一些穿戴式传感器的示例。  

所有这些传感器都有一个有源层，可以测量特定的目标量并将该量转换为相应的电信号。医疗保健追踪中有多种电化学传感器，包括葡萄糖、汗液、唾液、pH、药物转运胆固醇测量等。 

电化学传感器的基本原理是传感材料与目标物质之间的化学反应改变传感器的电驻留，从而实现健康追踪。 

压力传感器

压力传感器或力传感器是传感器的重要类别，用于测量许多重要的健康参数，例如脉搏率、血压、心跳等。 

这些传感器检测张力、应力、应变和扭矩形式的机械力，并将其转换为电信号。医疗保健领域有多种应变传感器，例如电阻传感器、电容传感器和压电传感器。

电阻传感器

在电阻传感器中，感测织物的电阻在检测到机械信号时发生变化，并且电阻的挤出被考虑为电信号内的挤出的形状。

类似地，在电容式传感器中，传感器的电容随着机械力或压力的变化而变化，并以电信号的形式反映。

压电传感器

压电传感器是一种在检测机械力或压力时在其端子上产生电压的传感器。许多铅基陶瓷材料和聚合物表现出压电特性并直接用于此类传感器。 

根据压力传感器的最新研究，通过增材制造制造的多孔结构或纳米结构设计可用于增强这些传感器的输出或灵敏度。

温度传感器

另一类可穿戴传感器是温度传感器。这些传感器检测体温的变化并以电信号的形式反映输出。 

温度传感器主要有两种类型，即电阻传感器和热释电传感器。在电阻温度传感器中，所使用材料的电阻随着温度的变化而变化。

因此，输出电信号相应地变化。金属氧化物、碳纳米管、石墨烯和聚合物复合材料是制造电阻温度传感器的常用材料。 

对于热释电传感器，材料的极化随着温度的变化而变化。极化的变化进一步用于生成根据温度进行校准的电信号