【所属领域】

智能制造

【痛点问题】

新型传感器件向柔性化、微型化、集成化、智能化方向发展，将引领智慧医疗、可穿戴设备、人机交互、无人系统等领域的发展，引发新一轮科技革命和产业升级。面临的重大挑战是场景化的柔性传感器功能与系统设计、大面积柔性基板上高效高精制造与封装。

【成果介绍】

多功能柔性传感器创新成果包括：

1）多模态柔性传感新原理，实现柔性智能蒙皮≥5个功能，功能可编程和排列组合，应用于机器人触觉、飞行器态势感知、健康医疗监测、人机交互系统等；

2）开发了超薄柔性传感制备工艺，实现了最小厚度≤5μm的传感器，包括应变、温度、热膜、振动、压力传感器等，应用于风洞试验、飞行器状态感知等；

3）开发了柔性智能传感器和柔性智能蒙皮系统，集成机器学习等技术，实现数据处理和显示；产品已经应用于上飞、华为、航天三院/九院、中航工业、中国空气动力研究与发展中心、中国电科等。

4）搭建了柔性智能传感器生产流程所需装备，自主研制了柔性电子制造装备，包括激光剥离装备、激光直写装备、巨量转移装备、电流体喷印装备、电流体光刻机、曲面电子共形制造装备等系列化设备；

图1 传感器单品图片

（压电、晶体管、电容、电阻、热膜、热流等）

图2 柔性智能感知阵列系统（iFlexSense）

图3 全天候无线人机交互系统

图4 柔性智能蒙皮：通信+感知+隐身+变形

【技术优势】

主要优势体现在“薄、大、精、伸、智”：

1）超薄化，实现最小厚度≤5μm的柔性传感器件；

2）大面积，可实现≥500mm×500mm柔性传感阵列制造与集成；

3）高精度，单个蒙皮可以集成压力/温度/热流/热膜剪应力等多种高精度传感功能；

4）可拉伸，可以拉伸超过50%的变形；

5）智能化，可以集成机器学习等技术。大面积多功能柔性智能传感阵列设计与制造技术优势明显，且项目组具有完全自主知识产权，具有更广阔的市场应用前景。

【性能指标】

从下表可以看出，提出的大面积多功能柔性智能传感阵列技术与装备，整体技术达到国际先进水平，主要技术指标达到或超过同类气动测量技术先进水平。

表1大面积多功能柔性智能传感阵列技术性能指标综合比较

【资质荣誉】

2017年湖北省自然科学一等奖

2021年湖北省技术发明一等奖

2019年陕西省科学技术一等奖

2020年腾讯“科学探索奖”

2014年/2018年瑞士日内瓦国际发明金奖/特别金奖

【技术成熟度】

已有样品/样机。

【产业化应用】

在国际上率先开发了多功能柔性传感器件与相关装备，目前已广泛应用于飞行器智能蒙皮、机器人电子皮肤等。

1）在飞行器智能蒙皮方面，与中国空气动力研究与发展中心、中航工业气动院合作开展飞行器高性能风洞试验，进行了大飞机尾翼风洞试验、高超风洞试验、低温风洞试验。

2）在大面柔性传感方面，与上飞合作开展蒙皮拉形过程应变监测。

3）在高性能柔性传感方面，与华为合作开展柔性屏监测；

4）机器人电子皮肤与触觉系统，用于工业抓取、机器人测血压与中医诊断；

5）人机交互，实现手势识别、面部表情识别、无声语音系统等。

应用前景

柔性电子（传感）具有良好的柔韧性、延展性，可以自由弯曲甚至折叠，可以根据应用场景任意布置，在医疗、显示、国防、物联网等领域具有广泛应用前景，预计到2025年市场规模可达 3049.4亿美元，我国市场占全球市场的五分之一。

具体典型应用领域与产业包括：

1）可应用于可穿戴电子设备；2）移动医疗与健康诊断；3）智能家居；4）汽车智能座舱；5）机器人皮肤与触觉；6）人机交互与元宇宙；7）飞行器结构监测与态势感知等领域。

知识产权

该成果包括多项已授权中国发明专利和国际专利。

合作方式

专利许可、专利转让、作价入股、技术开发、面谈等。

【联系方式】

CG24014