睡眠监测？智能温控？这些活柔性压力传感器都能干- 大数跨境

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睡眠监测？智能温控？这些活柔性压力传感器都能干

慧闻科技

2022-04-07

导读：在智能家电中，智能传感器扮演着不可或缺的角色。物体在进行信息交换过程中，首先要解决的问题就是获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。

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▲传感器在智能家居中的应用

柔性压力传感器应用于智能家居

过去的几年，主流家电企业高度关注5G、AI、IoT领域，智能家居的概念在市场上越来越火热，越来越多家电企业开始着手全屋智能的布局。智能家居火爆的背后，各类被誉为工业和电子产品 “五官”的传感器供货量增加、应用范围不断拓宽。

在智能家电中，智能传感器扮演着不可或缺的角色。物体在进行信息交换过程中，首先要解决的问题就是获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。在不同家电中，传感器的应用方式有所不同。气体传感器则用于家用气体安全监控，监测参数包括易燃易爆气体、有毒有害气体等。粉尘传感器广泛应用于空气净化器和新风系统。柔性压力传感器可用于智能触控开关或更复杂的装置中，如智能床垫、电器开关等产品。

▲柔性压力传感器基本设计

柔性压力传感器是由柔性材料制成，用于感知物体表面作用力大小的柔性电子器件。其通过贴附于各种不同物体的表面，来感受物体的压力变化。柔性压力传感器除了具有刚性压力传感器的特点外，还具有良好的延展性、透明性、柔韧性，可自由弯曲折叠且方便穿戴或贴合物体表面，能够快速、高效以及准确地感应到物体所受的压力变化，在医疗健康、机器人“皮肤”、智能运动、智能家居以及生物力学领域有着广泛的应用前景。标准的柔性压力传感器一般由一片薄膜、一片柔性基底和内表铺设导体及半导体构成，传感器可以检测多点触控点，也可以是多模式的。

柔性压力传感器

在智能家纺用品中的应用

压阻式柔性压力传感器主要是将导电相，如碳纤维、碳纳米管、金属颗粒等，掺入到绝缘基底材料 PI、PDMS 等中制成柔性压阻材料。压阻式柔性压力传感器是通过感应由外力造成的电阻变化而产生的电信号来直观读取外力的变化。当外力作用到传感器的感应点上时，其阻值与外力会呈负相关变化，即当压力趋为零时，阻值越大；压力越大，阻值越小。该类传感器种类繁多，基于器件单一和信号导出机制简单的特点，成为目前运用最为广泛的一类压力传感器。

▲传感器嵌入产品示意图及人体位置示意图

▲柔性压力传感器应用于睡眠监测

柔性压力传感器具有使用限制范围小、灵敏度、精确度高等特点，因此均可适用于智能家纺产品尤其是智能床垫中，如睡眠监测、离床检测、电热毯感应开关等。柔性压力传感器结构形式灵活多样，可根据测量条件的要求任意布置，能够非常方便地对特殊环境与特殊信号进行精确快捷测量，解决了传感器的小型化、集成化、智能化发展问题，新型柔性压力传感器在离床检测中有着重要作用。

▲SPF07柔性压力传感器

慧闻科技目前已经研制出了一些基于新型材料与结构的高性能、低成本的柔性压力传感器。新型柔性压力传感器通过对传感器材料、结构以及器件设计的创新研究，提高了柔性压力传感器的灵敏度，解决了柔性压力传感器成本高、适用范围小以及寿命短等问题，并且进一步提高了柔性压力传感器的灵敏度与精确度，促进了柔性压力传感器的发展。对柔性压力传感器材料、结构和器件设计的创新研究，是推动柔性压力传感器发展的根本动力。

▲柔性压力传感器不仅可以做到睡眠监测

还可以根据需求调整温度

柔性压力传感器能精确、快速地感应到周围环境中的微弱压力变化，其对智能家纺与睡眠监测的发展产生了巨大影响，提高了人们的生活质量，增加了床上用品的功能性。柔性压力传感器的创新不仅仅带动了材料、电子、化工等领域的创新与发展，更加带动了智能家纺与睡眠监测的创新与变革。选择新型材料方面设计出了综合性能优异的柔性压力传感器，而且这些新型传感器已经被应用在了可穿戴电子设备和电子皮肤中。在生物医疗以及人机交互方面，经常需要采集大规模的阵列压力信号，和单个传感器相比，大面积的阵列具有许多的优势，因此可以大规模制备的柔性传感阵列具有很大的优势。

▲慧闻科技SPF03柔性压力传感器应用案例

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柔性压力传感器的传感机制？

“三明治”型电阻型压力传感器由弹性导体层或半导体层组成的活性层与两个电极组成。电阻型压力传感器能狗将施加的压力刺激转换成电阻信号的变化，从而实现对外部刺激的检测。传感器的总电阻由电极电阻、敏感层电阻以及电极和敏感层之间的接触电阻三部分组成，电极电阻一般为固定值，敏感层电阻和敏感层之间的接触电阻的变化是主要影响传感器电阻响应变化的因素。

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企业简介

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苏州慧闻纳米科技有限公司是一家从事智能传感器研发、生产和销售，同时提供人工嗅觉解决方案的国家级高新技术企业。公司于2014年由来自前NASA的科学家团队在苏州成立，目前已研发出针对多种有毒有害气体（如甲醛、酒精、氨气、一氧化碳、氮氧化物、硫化氢、甲烷、TVOC 等）的传感器芯片及相应的检测模块，在昆山建成了MEMS气体传感器、热电堆温度传感器、柔性压力传感器、红外CO2传感器模组、激光PM２.５传感器生产线，目前其它MEMS传感器也将陆续量产。目前公司与中科院、清华等单位共同承担科技部2030“面向新一代人工智能的新型感知器件和芯片技术”的重大科技专项，与姑苏实验室合作开展人工嗅觉平台研发项目；2021年公司牵头承担了多项重点研发计划，主要负责相关智能传感器的研发；公司还入选工业信息化部家电智能控制部件及算法“一条龙”应用示范参与单位，所属环节为元器件，主要工作是基础元器件性能、可靠性提升，这也标志着慧闻科技智能气体传感器成为国家新型战略产业链、供应链中关键的基础元器零部件。

公司开发的多通道气体传感阵列芯片及其检测系统具有功耗低、体积小、灵敏度高、选择性好、智能化、可集成等诸多优点。目前通过集成于智能手机中，使手机具有“嗅觉”功能，可对环境气体进行自动识别和定量检测。目前，公司已经申请发明专利及软件著作权九十多项，四十多项已获得授权。公司接下来在不断拓展传感器检测气体种类的同时，还将在精准识别、精确检测上不断完善，让微型模块化的“电子鼻”系统能够集成到越来越多的智能终端设备中，积极拓展在人工嗅觉领域的应用。

公司的使命是“智慧感知、健康生活”，为客户和社会持续创造最大价值。公司内部树立了“专业致精，管理规范，服务至诚，追求卓越”的质量方针和“环保优先、安全第一、质量至上、以人为本”的质量健康安全环保的理念。