柔性传感器分类、市场空间及应用领域有哪些？

柔性传感开启智能传感新时代，市场空间有望超 500 亿。

1.大赛道，大市场，柔性传感器连接未来

万物互联的底座，智能传感器种类多样。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信 息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以 满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。智能传感器集传感单元、通 信芯片、微处理器、驱动程序、软件算法等于一体，具有信息采集、信息处理、信息交 换、信息存储等功能，当前，智能传感器在工业 4.0 时代扮演着十分重要的角色，其是 是物联网技术的最底层和最前沿，对物联网产业发展有着十分重要的意义。按照外界输 入的信号变换为电信号采用的效应，可将传感器分为物理量传感器、化学量传感器和生 物型传感器三大类，按照“工作原理+应用领域”的分类依据具体展开，可分为压力传 感器、惯性传感器、磁传感器、光学传感器等。

柔性传感器：智能感知时代新引擎。柔性传感器是指采用柔性材料制成的传感器，具有 良好的柔韧性、延展性，可以自由弯曲甚至折叠，由于材料和结构灵活，柔性传感器可 以根据应用场景任意布置，能够方便地对被测量单位进行检测。所谓柔性，是与刚性相 对而言的，柔性传感器采用了柔性基板，其本质上是一种薄膜，通常采用聚酰亚胺（PI）、 聚酯(PET)、聚二甲基硅氧烷（PDMS）等材料制成。从刚性到柔性的突破，极大拓展了 传感器的应用场景，不仅是游戏领域中的智能穿戴设备，还有医疗大健康领域的电子皮 肤、疾病诊断设备、健康监测设备、智能颈枕、智能按摩设备，消费领域的智能手环、 元宇宙手套，智能家居领域的智能床垫，甚至是马斯克提出的脑机接口。

柔性传感器种类丰富，新型材料应用带来多种可能。按照感知机理分类，柔性传感器包 括柔性电阻式传感器 、柔性电容式传感器 、柔性压磁式传感器和柔性电感式传感器等。 按照用途分类，柔性传感器包括柔性压力传感器 、柔性气体传感器 、柔性湿度传感器 、 柔性温度传感器 、柔性应变传感器 、柔性磁阻抗传感器和柔性热流量传感器等。其中， 柔性压力传感器还包括电容式、压阻式、压电式等，其所用的基础材料包括纳米线、碳 纳米管、聚合物纳米纤维、金属纳米颗粒、石墨烯等。

2.稳定性是核心指标，柔性传感器市场空间有望超 500 亿

压阻式传感器是主要研究方向，稳定性、选择性和灵敏性等是核心衡量指标。柔性传感 器中，压阻式传感器因其结构简单、易于制备、测量范围广、灵敏度高等特点受到学术 界的青睐，其主要是由弹性体聚合物和导电材料构成的复合材料制备而成的。从工作原 理来看，在外界应力的刺激下，对传感器中导电材料的电阻与电流变化进行检测是压阻 型传感器的基本原理。当传感器的结构发生变化时，导电材料的长度和横截面积随之变 化，进而引起传感器的电阻变化，但是由于形变程度有限，这类传感器并不能实现较高 的灵敏度和较大的应变检测范围。2018 年，斯坦福大学 Choi 团队受蜘蛛关节启发提出 基于裂纹原理工作的传感器，以实现对微应变的监测，这使得导电通路大幅减少，电阻 随之增大，依靠少许连通的导电网络，传感器仍可以继续稳定工作，利用这种机制，传 感器可以在微应变下进行超高灵敏度的监测。从性能指标的衡量上看，除稳定性、选择 性和灵敏度这些用于评估传感器性能的主要指标外，衡量柔性传感器独有的方面，还包 括对机械变形的耐受性和整体集成到大型区域传感阵列，但整体看，稳定性是传感器实 用性的核心，也是加速柔性传感器商业化的关键。

柔性传感器市场空间有望超 500 亿元。根据 Allied Market Research 的预测，2020-2026 年，全球智能传感器市场规模年均增速有望超过 14%，预计到 2026 年，全球智能传感 器市场规模接近 800 亿美元。而据汉威科技微信公众号的数据，根据相关机构统计，2021 年至 2028 年全球柔性传感器市场的年复合增长率达 6.8%，预计 2028 年可达 84.7 亿美 元；另据弗若斯特沙利文预测，2019 年至 2025 年，全球柔性电子市场的年复合增长率 达到惊人的 144.71%，到 2025 年市场规模可达 3049.4 亿美元。

3. 柔性传感器下游应用广泛，医疗+机器人+智能穿戴是高成长赛道

柔性传感器下游应用领域广泛，医疗+机器人+消费电子/IOT 打开成长空间。柔性传感 器下游应用包括机器人、医疗健康、航空航天、军事、智能制造、汽车安全和手机与电 脑的触摸式显示屏等多领域，不同领域所呈现出的柔性传感器具备不同的特点。长期看， 柔性传感器的发展将助力医疗健康、机器人、消费电子领域这三个行业迎来质变。

1）医疗健康：由于柔性传感器与医疗健康设备的天然适配，其在该领域前景非常可观， 其中，常见的产品包括智能创可贴、智能绷带、柔性血氧计等。以智能创可贴为例，智 能创可贴将柔性传感器、药物和医用胶带融合在一起，可以通过检测患者伤口部位的 pH 值，判断伤口的愈合程度以及发炎情况，避免发生感染。更贴近人身体的还有电子纹身， 其轻薄、柔软的特性使其能够良好贴合人体皮肤，捕捉生物信号，传感人类的生命体征。 若想实现人机交互，人需要“数字化”，“电子纹身”被认为是人类“数字化”的有效途 径之一。除了对专业性要求较高的医疗，消费端的健康监测也有普适性产品，目前，已 经有研究将纤维和柔性传感器编制在一起，制成的适应各类可穿戴设备需求的柔性传感 器件。从当前的市场前沿来看，功能性服饰和运动类服饰将会是柔性传感器率先突破的 两大市场。

2）机器人-电子皮肤（E-skin）：电子皮肤触觉传感器被定义为能够通过接触表征出被 测物体的性质（表面形貌、重量等）或数值化接触参量（力、温度等）的设备或系统， 是贴在“皮肤”上的电子设备，因而习惯性地被称为电子皮肤，或仿生皮肤。电子皮肤 的基本特征，是将各种电子元器件集成在柔性基板之上从而形成皮肤状的电路板，像皮 肤一样具有很高的柔韧性和弹性。电子皮肤触觉传感器大多被排列成矩阵组成阵列触觉 传感器，其空间分辨率可达到毫米级，接近人类的皮肤。电子皮肤在机器人领域的应用， 旨在让其拥有人类的感知力，赋予其类似人类皮肤的敏感性，以及触觉、视觉、听觉、 味觉和嗅觉等感知能力。当前，人形机器人的发展有望加速电子皮肤的产业落地，未来， 人形机器人将会大量运用柔性电子技术。

3）消费电子及 IOT：柔性传感器在消费电子及 IOT 领域的应用包括电子眼镜、TWS 耳 机、汽车智能座椅、智能穿戴等多个产品。目前，不少柔性智能传感器产品已能够提供 虚拟交互体验的数据连接服务，可应用于多种虚拟现实场景，如触觉的力度感知与反馈、 空间定位、动作、运动状态等识别与反馈，以及穿戴式设备的人体运动健康识别与反馈， 建立虚拟人物的真实性等方面，并且还可以为人机交互技术领域的触觉设备（例如元宇 宙手套等）实现触感体验提供技术支持。