新型柔性触控传感器：成本低、应用前景广！
导读
可弯曲、可拉伸、透明的触控传感器作为一项技术，将越来越广泛的应用于电子皮肤、可穿戴设备、柔性手持设备等领域。最近，加拿大英属哥伦比亚大学的科研人员发明了一种低成本的柔性传感器，能够在被拉伸、折叠、弯曲的同时，检测手指的靠近以及轻触。
背景
未来的可穿戴设备、智能家电、手持设备对于触摸屏的要求将进一步提升，体现出「大尺寸化、柔性化、低价化」的趋势。
目前，用于制造可弯曲的柔性触摸传感器材料主要有「纳米银线、金属网、纳米碳管、石墨烯」等材料，我在之前的文章中对于相关材料和应用，都有做过一些介绍，大家可以在历史文章中进行参阅。
图片来源于: 英属哥伦比亚大学
创新
相对于以往的技术，今天要介绍的这项发明，又会有哪些创新点呢？
简单的一句话：这是一种低成本的柔性传感器，能在被拉伸、折叠、弯曲的同时，检测手指的靠近以及轻触。
英属哥伦比亚大学电气和计算机工程系的博士生研究员 Mirza Saquib Sarwar 这么说：
“有些传感器可以检测压力，例如iPhone 的 3D Touch功能，而另外一些则可以检测空中悬停的手指，例如三星的 AirView 功能。同样，也有一些传感器是可折叠的、透明的和可拉伸的。而我们的贡献是将所有这些功能集成到一个小型设备中。”
实现
首先，科学家们选用了两种廉价且充裕的材料：「水凝胶和硅胶」。这两种材料是透明的，并且适合使用大面积制造工艺技术生产。
图片来源于: 英属哥伦比亚大学
然后，他们利用可拉伸的离子导电水凝胶电极，夹在硅胶层中间，形成一个4 × 4的交叉网格传感器阵列，并且在传感器的上方可以制造出一个磁场，检测和感知手指的靠近。
图片来源于: 英属哥伦比亚大学
当手指靠近该传感器阵列达几厘米的距离时，传感器就会检测到手指的运动。如果用手指轻触传感器，那么会使得局部电容减少15%。所以，该传感器阵列可以有效监测手指运动例如滑动和点击，也可以进行多手指检测。
图片来源于: 英属哥伦比亚大学
关键是，所有这些监测都可以发生在传感器被拉伸、折叠、弯曲的同时。这对于未来的可穿戴设备来说，是一项极其重要的功能。
价值
对于该传感器原型的描述的论文，发表于《科学进展》杂志。该产品的最重要的创新和应用价值之一，就是其低成本。
对此，Sarwar 说：
“设计一个房间大小的传感器版本，造价每平方米一美元，这是完全有可能的。传感器可以放置在墙上、地板上、或者身体表面，任何需要透明、可拉伸的触摸屏的地方。而且，它的制造成本低，所以可经济地嵌入到一次性的可穿戴设备中，例如健康监测器。”
图片来源于: 英属哥伦比亚大学
Sarwar 的导师、英属哥伦比亚大学应用科学系的教授 John Madden 认为，传感器也可以集成到机器“皮肤”中，应用于机器人领域，让人机交互更加安全。他说：
“目前，机器在车间中和人类处于分离的状态，是因为这些机器有可能损伤人类。但是如果机器人能够检测到我们的出现，并且足够柔软，他们就不会在交互时损伤我们，我们可以与之安全地交换工具，它们可以捡起物体而不损伤我们，也可以安全地探测它们周围的环境。”
最终，这个方案未来还可以修改用于检测距离、触摸、压力甚至传感器表面的构造。所以，未来这项技术势必可以在电子皮肤、可穿戴设备、柔性手持设备、医疗电子等领域大显身手。
参考资料
【1】http://news.ubc.ca/2017/03/15/video-new-flexible-sensor-holds-potential-for-foldable-touch-screens/
【2】Mirza Saquib Sarwar et al. Bend, stretch, and touch: Locating a finger on an actively deformed transparent sensor array. Science Advances, 2017 DOI: 10.1126/sciadv.1602200
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