综述：面向柔性力敏传感器的敏感材料与敏感网络的研究进展

研究背景

柔性力敏传感器一种具有柔性，且可以将力学刺激信号（如：拉伸、压缩等）转化为其他输出响应信号，从而用于实时监测力学刺激信号的传感器。其在医疗诊断、运动监测以及人机交互等领域展现出巨大的应用前景而受到研究人员的广泛关注。作为柔性力敏传感器的重要组成，敏感材料以及敏感网络对其传感性能影响巨大。近几年来，许多敏感材料，如金属纳米材料、碳纳米材料以及过渡金属碳化物（MXene）等已经被广泛用于柔性力敏传感器，并且已经被许多综述系统总结。而最近也报道了一些新型的导电材料，其具有高性能甚至独特的力敏传感性能，使得柔性力敏传感器的种类日趋丰富，值得被系统性的总结。除此之外，敏感网络的设计与调变也影响柔性力敏传感器的传感性能，总结并分析敏感网络的力敏传感特性是具有重要科学意义与技术意义的。但是，目前的综述尚未系统总结这些新型的柔性敏感材料，也没有梳理敏感网络的力敏传感特性。

研究成果

针对上述问题，本综述首先梳理了近几年报道的新型敏感材料，例如：导电金属有机框架、黑磷、深共晶凝胶等等，详细讨论了这些敏感材料在柔性力敏传感器的构筑上的独特优势。随后，本综述提出“网络结构工程”的敏感网络设计策略，从敏感网络组成材料的形貌尺寸与排布方式两方面总结了敏感网络的力敏传感特性的最新进展。最后，本综述从敏感材料和敏感网络两个角度对柔性力敏传感器的发展趋势提出看法。相关内容以“Development of conductive materials and conductive networks for flexible force sensors”发表在Chemical Engineering Journal上，并得到全部审稿人的积极评价（审稿人1：The cutting-edge progress of flexible force sensors is summarized and critically analyzed from two aspects of conductive materials and conductive networks, which are very meaningful for the development of high-performance flexible force sensors. 审稿人2：This review has a great perspective. 审稿人3：I agree with the authors that the topic this manuscript focuses on is significant. 审稿人4：The summary of “Network Structure Engineering” is novel and meaningful. This section is so important that the discussion is limited. 审稿人5：This review is well-organized and provides a good summary of the research progress in this area. The topic is highly relevant from both a scientific and practical perspective, and the review is well-organized and clear.）。该综述的第一作者是上海硅酸盐研究所博士研究生李毓祥，王冉冉研究员与孙静研究员为该综述的共同通讯作者。

研究展望

尽管目前有关柔性力敏传感器的研究取得了突破，但是其发展仍然面临许多机遇和挑战。对于敏感材料，首先，目前敏感材料的设计主要为试错法，耗时久、效率低。对此，采用机器学习和大数据分析手段可以加快柔性敏感材料的设计。其次，敏感材料的环境稳定性需要进一步提升，以提高柔性力敏传感器的使用寿命。随后，需要进一步扩大敏感材料的可控制备规模，以降低柔性力敏传感器的制造成本。而对于敏感网络，目前报道的敏感网络组成材料的定向排布制备工艺较为复杂，可控性差、成本高。因此，后续需要开发简单的定向排布制备工艺。

文献链接

Y. Li, L. Shi, Y. Cheng, R. Wang, J. Sun, Development of conductive materials and conductive networks for flexible force sensors, Chem. Eng. J. 455 (2023) 140763. https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.140763

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