可彎曲、可拉伸、透明的觸控傳感器作為一項(xiàng)技術(shù)，將越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于電子皮膚、可穿戴設(shè)備、柔性手持設(shè)備等領(lǐng)域。最近，加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)的科研人員發(fā)明了一種低成本的柔性傳感器，能夠在被拉伸、折疊、彎曲的同時(shí)，檢測(cè)手指的靠近以及輕觸。

未來(lái)的可穿戴設(shè)備、智能家電、手持設(shè)備對(duì)于觸摸屏的要求將進(jìn)一步提升，體現(xiàn)出「大尺寸化、柔性化、低價(jià)化」的趨勢(shì)。目前，用于制造可彎曲的柔性觸摸傳感器材料主要有「納米銀線、金屬網(wǎng)、納米碳管、石墨烯」等材料，我在之前的文章中對(duì)于相關(guān)材料和應(yīng)用，都有做過(guò)一些介紹，大家可以在歷史文章中進(jìn)行參閱。

相對(duì)于以往的技術(shù)，今天要介紹的這項(xiàng)發(fā)明，又會(huì)有哪些創(chuàng)新點(diǎn)呢？簡(jiǎn)單的一句話：這是一種低成本的柔性傳感器，能在被拉伸、折疊、彎曲的同時(shí)，檢測(cè)手指的靠近以及輕觸。

英屬哥倫比亞大學(xué)電氣和計(jì)算機(jī)工程系的博士生研究員 Mirza Saquib Sarwar 這么說(shuō)：

“有些傳感器可以檢測(cè)壓力，例如iPhone 的 3D Touch功能，而另外一些則可以檢測(cè)空中懸停的手指，例如三星的 AirView 功能。同樣，也有一些傳感器是可折疊的、透明的和可拉伸的。而我們的貢獻(xiàn)是將所有這些功能集成到一個(gè)小型設(shè)備中。”

首先，科學(xué)家們選用了兩種廉價(jià)且充裕的材料：「水凝膠和硅膠」。這兩種材料是透明的，并且適合使用大面積制造工藝技術(shù)生產(chǎn)。然后，他們利用可拉伸的離子導(dǎo)電水凝膠電極，夾在硅膠層中間，形成一個(gè)4 × 4的交叉網(wǎng)格傳感器陣列，并且在傳感器的上方可以制造出一個(gè)磁場(chǎng)，檢測(cè)和感知手指的靠近。

當(dāng)手指靠近該傳感器陣列達(dá)幾厘米的距離時(shí)，傳感器就會(huì)檢測(cè)到手指的運(yùn)動(dòng)。如果用手指輕觸傳感器，那么會(huì)使得局部電容減少15%。所以，該傳感器陣列可以有效監(jiān)測(cè)手指運(yùn)動(dòng)例如滑動(dòng)和點(diǎn)擊，也可以進(jìn)行多手指檢測(cè)。關(guān)鍵是，所有這些監(jiān)測(cè)都可以發(fā)生在傳感器被拉伸、折疊、彎曲的同時(shí)。這對(duì)于未來(lái)的可穿戴設(shè)備來(lái)說(shuō)，是一項(xiàng)極其重要的功能。

對(duì)于該傳感器原型的描述的論文，發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》雜志。該產(chǎn)品的最重要的創(chuàng)新和應(yīng)用價(jià)值之一，就是其低成本。

對(duì)此，Sarwar 說(shuō)：“設(shè)計(jì)一個(gè)房間大小的傳感器版本，造價(jià)每平方米一美元，這是完全有可能的。傳感器可以放置在墻上、地板上、或者身體表面，任何需要透明、可拉伸的觸摸屏的地方。而且，它的制造成本低，所以可經(jīng)濟(jì)地嵌入到一次性的可穿戴設(shè)備中，例如健康監(jiān)測(cè)器?！?/p>

Sarwar 的導(dǎo)師、英屬哥倫比亞大學(xué)應(yīng)用科學(xué)系的教授 John Madden 認(rèn)為，傳感器也可以集成到機(jī)器“皮膚”中，應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域，讓人機(jī)交互更加安全。他說(shuō)：

“目前，機(jī)器在車(chē)間中和人類(lèi)處于分離的狀態(tài)，是因?yàn)檫@些機(jī)器有可能損傷人類(lèi)。但是如果機(jī)器人能夠檢測(cè)到我們的出現(xiàn)，并且足夠柔軟，他們就不會(huì)在交互時(shí)損傷我們，我們可以與之安全地交換工具，它們可以撿起物體而不損傷我們，也可以安全地探測(cè)它們周?chē)沫h(huán)境。”

最終，這個(gè)方案未來(lái)還可以修改用于檢測(cè)距離、觸摸、壓力甚至傳感器表面的構(gòu)造。所以，未來(lái)這項(xiàng)技術(shù)勢(shì)必可以在電子皮膚、可穿戴設(shè)備、柔性手持設(shè)備、醫(yī)療電子等領(lǐng)域大顯身手。