清華大學(xué)微電子系任天令教授團隊在《美國化學(xué)學(xué)會·納米》(ACS Nano)上發(fā)表了題為《仿生針刺隨機分布結(jié)構(gòu)的高靈敏度和寬線性范圍石墨烯壓力傳感器》的研究成果，由人體皮膚感知微結(jié)構(gòu)出發(fā)提出相似的仿生結(jié)構(gòu)，通過微結(jié)構(gòu)和分布模式的結(jié)合解決了靈敏度和線性范圍之間的矛盾，為力學(xué)器件性能的綜合提升提供了一種全新的思路。

近年來，柔性力學(xué)微納傳感器特別是在人體生理信息監(jiān)測和檢測方面成為學(xué)術(shù)界的研究熱點，同時也有大量相關(guān)產(chǎn)業(yè)公司相繼成立。相比于傳統(tǒng)的硅基器件，由于具有舒適性、貼合性和可穿戴性等方面的特點而廣泛應(yīng)用于人體物理和化學(xué)活動的監(jiān)測，但作為力學(xué)器件的兩個重要指標靈敏度和線性度之間的矛盾一直未能得到很好的解決。通常制備出的器件都需要以犧牲一個指標而為提升另一個指標服務(wù)，這往往限制了其實際應(yīng)用的范圍，解決這一矛盾成研究難點。

基于人體皮膚，特別是指尖對于不同大小應(yīng)力的高靈敏響應(yīng)特點，根據(jù)對其微結(jié)構(gòu)的研究提出了相似結(jié)構(gòu)的制備。通過砂紙作為模板倒模成型柔性的基底，利用氧化石墨烯在高溫下還原后作為力學(xué)敏感層，制備出具有針刺形貌和隨機分布的壓力傳感器。該傳感器表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性、快速響應(yīng)和低探測極限，實現(xiàn)了在更寬線性測量范圍的高靈敏度。其中針刺結(jié)構(gòu)之間接觸面積突變主要貢獻出高的靈敏度，隨機分布主要貢獻寬的線性范圍，通過兩者結(jié)合在很大程度上解決了這一對矛盾。

正是由于該傳感器高的靈敏度和寬線性范圍，課題組成功了應(yīng)用于對人體各種生理活動的監(jiān)測，例如脈搏、呼吸和聲音識別，還實現(xiàn)對走、跑、跳等走路姿態(tài)的監(jiān)控，以及對走路步態(tài)的監(jiān)測。利用可穿戴的高性能力學(xué)傳感器對人體各種生理活動參數(shù)的獲取將會在個人健康和醫(yī)療方面具有重要的實際意義，具有重大的應(yīng)用前景。

傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。

傳感器的特點包括：微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器的存在和發(fā)展，讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官，讓物體慢慢變得活了起來。通常根據(jù)其基本感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等類。

傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之泛的領(lǐng)域。可以毫不夸張地說，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個現(xiàn)代化項目，都離不開各種各樣的傳感器。

由此可見，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟、推動社會進步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的將來，傳感器技術(shù)將會出現(xiàn)一個飛躍，達到與其重要地位相稱的新水平。