东华大学朱美芳团队：新材料突破助力声学传感器性能提升
东华大学朱美芳团队：新材料突破助力声学传感器性能提升
近日，东华大学朱美芳院士和严威教授在《先进材料》杂志上发表综述文章，系统阐述了柔性可穿戴声学传感技术的最新进展。这项研究不仅揭示了新材料如何提升传感器性能，更为未来声学传感技术的发展指明了方向。
传统声学传感器的局限性
传统的声学传感器普遍存在形状尺寸受限、过于刚性且笨重的问题，这严重限制了其应用场景。而柔性可穿戴声波技术凭借低功耗、体积小、易于制造以及无源/无线能力等优势，近年来在可穿戴电子、传感、声流控和芯片实验室等领域展现出广阔的应用前景。
新型柔性声学传感器的突破
研究团队重点介绍了新一代声学传感器，它们可以辨识声音、进行机器交互、控制机器人、监测结构健康状况、诊断人体生物组织的生命体征，并进行器官成像。这些创新为医疗保健、生物医学、可穿戴装备、机器人技术和元宇宙等领域的重大挑战提供了创新和独特的解决方案。
这种新型声学传感技术具有以下特点：
- 高柔性：可以适应柔软、弯曲和可变形的表面或环境
- 超轻重量：相比传统传感器大幅减重
- 高生物相容性：适合人体穿戴，无刺激性
- 传感精度：与传统平台相当，可靠性高
具体应用场景
医疗保健领域：可穿戴声学传感器实现了有效的医学诊断和监测，如深层心脏监测。通过引入声学传感器，诊断的准确性大大提高，健康问题可以在早期被检测出来。
机器人技术：声学传感器使机器人具备听觉能力，实现高级人机交互和环境感知。例如，穿戴在机器人身上的声学传感器可以实现语音识别和语音生成，从而实现更高效的人机交互。此外，声学传感器还可以帮助机器人识别障碍物并避免碰撞。
太空探索：声学传感器有望赋予空间探测器声学感知能力，有助于更好地了解太空环境，并为未来的太空探索提供更好的保证。声学传感器还可以实现对太空中的尘埃、气体和物质的检测，有利于评估太空环境的安全性，并为太空旅行设计更安全的路线。
增强现实：将声学传感器与增强现实技术相结合，对于增强用户体验和拓展增强现实应用的可能性具有巨大潜力。借助灵活可穿戴的声学传感器的能力，增强现实可以变得更加沉浸、交互和环境感知，为娱乐、教育、培训和各种其他行业开辟了新的途径。
未来发展方向
尽管取得了显著进展，但声学传感技术仍面临诸多挑战：
- 需要开发更多先进材料，如聚合物、碳材料、生命材料和复合材料
- 传感器应具备便携式、可穿戴式或植入式等多种形态
- 需考虑长期运行的稳定性、功耗、成本和批量生产等问题
- 低功耗系统设计仍是重要挑战
- 跨学科融合是未来发展趋势，如与人工智能、5G和物联网的结合
东华大学研究团队的这项综述为声学传感技术的未来发展提供了重要指导。随着新材料和新技术的不断涌现，声学传感将在医疗保健、生物医学、机器人技术等关键领域发挥越来越重要的作用，成为推动技术进步的重要力量。