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(biāo)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(biāo)而為提升另一個指標(biāo)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(xiàn)出高的靈敏度，隨機分布主要貢獻(xiàn)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(jìn)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(dá)到與其重要地位相稱的新水平。