随着物(wù)聯網和可穿戴電(diàn)子技術的日益進步，對各種傳感器的開(kāi)發需求也在迅速增長。壓力映射傳感器由于與人機界面和人造皮膚密切相關，因此需求迫切。常規的壓力傳感器使用各種機械和電(diàn)氣壓力感測方法，比如壓電(diàn)，壓阻，以及電(diàn)容感應機制。此外(wài)，場效應晶體(tǐ)管壓力傳感器被廣泛地用于電(diàn)子設備中(zhōng)。這使其易于與其他附件一(yī)起使用，并且通過使用有源矩陣結構可以實現最小(xiǎo)的串擾。近期，研究人員(yuán)表明可以通過監測場效應晶體(tǐ)管中(zhōng)栅極感應效應的變化來測量大(dà)範圍的壓力，在這些場效應晶體(tǐ)管中(zhōng)，介電(diàn)層被空氣取代，從而介電(diàn)層的厚度随外(wài)部接觸而變化。但是，盡管具有這些優點，但仍需要龐大(dà)的設備來操作整個系統，例如外(wài)部電(diàn)源和讀取電(diàn)信号所需的設備，所有這些都會損害系統的便攜性。同樣，即使傳感器可以傳輸電(diàn)信号，但如果要與其他電(diàn)子設備一(yī)起使用，仍然需要額外(wài)的電(diàn)線。

　　在這方面，必須将電(diàn)源、無線通信裝置和壓力傳感器集成在一(yī)起。通過将此類便攜式設備與智能手機進行無線連接，可以輕松地将來自設備的信息轉換爲數據，進行分(fēn)析或直接在智能手機上顯示。這些收集到的信息最終可以用作分(fēn)析相關數據(如人體(tǐ)健康數據)從微觀到大(dà)趨勢的基礎。

　　韓國延世大(dà)學研究人員(yuán)提出了一(yī)種小(xiǎo)型化、重量輕和電(diàn)壓驅動的系統，該系統可以通過(1)直接打印的方法在傳感器基闆背面制備内置的電(diàn)池;(2)壓敏開(kāi)關通過消除待機功耗來實現低功耗驅動;(3)無線通信模塊可以與外(wài)部電(diàn)源進行遠程互操作。内置可打印電(diàn)池具有出色的充電(diàn)/恒電(diàn)流放(fàng)電(diàn)循環性能，适用于具有頻(pín)繁充放(fàng)電(diàn)循環的可穿戴設備。并且還證明了由藍(lán)牙模塊、傳感器和電(diàn)池組成的設備可以将壓力感應反饋轉換爲電(diàn)信号，再傳輸到藍(lán)牙模塊，并立即顯示在智能手機的屏幕上。盡管已經對可印制電(diàn)池基闆的應用進行了一(yī)些研究，但是尚未對全功能設備和無線通信的實際實現進行過報道。此外(wài)，設置傳感器陣列可以形成對有壓力響應的有機發光二極管，讓用戶識别可視化的局部壓力信息。同時，通過操作壓力切換，電(diàn)池的能量消耗增加。通過構建無線通信系統，傳感器結果可以轉換爲數字信号。而無需額外(wài)費(fèi)用。這些技術實現了電(diàn)子傳感器和移動設備之間的無線通信，從而使其變得緊湊且消耗很小(xiǎo)功率。因此，在能源和生(shēng)物(wù)醫學領域的收集的數據結果是非常有前景的。

　　圖1.(a)壓力傳感集成系統的示意圖，包括壓力傳感器、内置電(diàn)池和無線藍(lán)牙模塊;(b)壓力傳感器陣列每個組件的光學顯微鏡圖像和壓力傳感器一(yī)個像素的放(fàng)大(dà)圖像;(c)直接在壓力傳感器背面制造的内置電(diàn)池的照片;(d)施加壓力(60KPa)引起的電(diàn)流變化;(e)通過OLED的FET的傳輸特性ID-VG曲線

　　圖2.(a)壓力傳感和每個組件的電(diàn)學特性原理機制示意圖;(b)施加不同壓力時，壓力傳感器的傳遞特性ID-VG曲線;(c)實時施加不同的壓力時，器件的輸出電(diàn)流的改變;(d)施加不同壓力時，OLED發出的光的強度的改變;(e)制備的壓力傳感器-OLED的發光響應和PDMS薄膜壓縮測試得出的真實應力-應變曲線的比較;(f)在相同的60 KPa外(wài)加壓力下(xià)實時比較有無開(kāi)關的壓力傳感器的響應值;(g)比較重複壓力傳感器操作時有無開(kāi)關的功耗;(h)在60 KPa壓力下(xià)對壓力傳感器進行循環測試

　　圖3.(a)單片集成13.5 VSB-LIB的示意圖，其中(zhōng)OLED内部串聯連接的5個平面型雙極配置的電(diàn)池(左)和單位電(diàn)池的截面SEM圖像(右);(b)電(diàn)池中(zhōng)的離(lí)子/電(diàn)子傳輸的示意圖;(c)通過紫外(wài)線固化輔助印刷在SiO2介電(diàn)層上逐步制造SB-LIB的過程的照片;(d)恒電(diàn)流放(fàng)電(diàn)曲線;(e)SB-LIB在電(diàn)流密度爲0.1 C/ 0.1 C下(xià)，7.5-13.5 V電(diàn)壓範圍内的充放(fàng)電(diàn)循環性能;(f)SB-LIB的開(kāi)路電(diàn)壓随時間的變化曲線;(g)暴露于熱沖擊(120 ℃/h)之前與之後的SB-LIB充放(fàng)電(diàn)曲線的比較;(h)SB-LIB的溫度随SoC的變化(0%、50%和100%)的照片

　　圖4.(a)有源矩陣傳感器陣列的相應電(diàn)路，可選擇性讀出電(diàn)響應并無線傳輸至智能手機;(b)由壓力傳感器、内置電(diàn)池和藍(lán)牙組成的集成設備的照片;(c)施加壓力而發光的單個傳感器像素的照片，以及通過無線通信接收壓力信息手機的捕獲圖像;(d)施加壓力而發光的傳感器陣列的照片，以及通過無線通信接收壓力信息手機捕獲的圖像

　　參考文獻：WoonHyung Cheong, Byungkook Oh, Se-Hee Kim, Jiuk Jang, Sangyoon Ji, Seunghee Lee,Jinwoo Cheon, Seunghyup Yoo, Sang-Young Lee, Jang-Ung Park. Platform forwireless pressure sensing with built-in battery and instant visualization. NanoEnergy, 2019, 62: 230-238.