26、物联网中柔性可穿戴与人机交互设备的发展与挑战

物联网中柔性可穿戴与人机交互设备的发展与挑战

1. 物联网中的柔性可穿戴设备

物联网（IoT）旨在将数十亿设备或实体相互连接成通信网络。与传统刚性基板上的电子设备不同，柔性可穿戴电子设备正逐渐兴起，它们可以集成在塑料、织物、可弯曲玻璃等非刚性基板上。例如，可穿戴设备已嵌入手表、手环等配件和衣物中，甚至可以像智能纹身一样附着在身体上。这些设备能够实时收集和传输数据，在许多领域得到应用，尤其是智能医疗行业。

可穿戴设备可监测多种生理信号，如温度、心率、呼吸率、血压、脉搏血氧、血糖等。

柔性可穿戴设备主要由两部分组成：
- 柔性基板：用于支撑整个设备并适应不规则结构。
- 电极和有源区域：作为功能材料层。

其典型特点是具有柔韧性和可拉伸性，许多设备的传感机制需要紧密接触，因此柔性传感器能够在不破裂的情况下收缩和拉伸至关重要。由于传统电子材料刚性大、应用受限，所以需要能与弯曲基板兼容的柔性功能材料。

1.1 基板

基板作为材料和设备的机械支撑，需要具有柔韧性或可拉伸性以及支撑性。以下是一些常见的基板材料：
|材料名称|特点|应用场景|
| ---- | ---- | ---- |
|聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚酰亚胺（PI）|具有高耐热性和化学抗性|广泛用于可穿戴设备的制造|
|聚二甲基硅氧烷（PDMS）|具有出色的弹性、高热稳定性和化学惰性|是可拉伸传感器的最佳选择|
|天然生物材料（如丝绸纤维）|具有生物相容性、可生物降解性和天然丰富性|有望用于编织柔性基板，对未来柔性电子行业的环保发展具有重要意义|
|纸|能显著提高薄膜附着力，简化制