【柔性压力传感器的背景介绍】
所谓柔性MEMS（即微机电系统）压力传感器就是使用柔性材料制作的MSMS压力传感器，通过直接检测材料表面变形来感知力度，相对于传统的硅基MEMS压力传感器来说，其由于具有的柔性的特质，使得它对于系统其他部件的结构和内部空间结构要求较低，具有更强的适应性，应用范围也更广。比如折叠屏设备、内部空间狭小的可穿戴设备都可以应用。而传统的硅基MEMS压力传感器主要是通过测量面板与固定位之间的间距变化，导致对MEMS的触点产生的挤压来测量压力。由于需要检测面板间距变化，需紧密支撑，对结构依赖度高，并且容易受到外部结构变化的影响，这也使得其在部署上对于其他部件结构和内部空间结构要求较高，组装更为复杂，可适应性和应用范围相对较窄。
【柔性压力传感器的机制以及常用材料】
柔性压力传感器按照传感原理主要分为4 种: 1) 电容型, 2) 电阻型, 3) 压电型, 4) 摩擦电型(图1)，这些传感器通常由两层柔性电极和中间的功能软材料构成，以下对这几种传感原理做详细介绍。
电容型压力传感器：电容型压力传感器能够检测静态力。普通的柔性电容型压力传感器具有能量消耗小，信号漂移小, 响应重复性高等优点。介电层是电容型压力传感器提升灵敏度和压力响应范围等的重要优化对象。由于软材料具有不可压缩性， 因此如果不引入特殊结构，器件的灵敏度非常低.。所以， 通过形成特殊的微结构，如球状、柱状、锥状，引入第二相，使用高弹性材料, 引入气隙， 将介电材料制成多孔的泡沫状等方式, 都可以显著地改善电容型压力传感器的灵敏度。
电阻型压力传感器：一般由衬底和导电材料组成，为了获得良好的柔性和可拉伸性，衬底一般会采用弹性体，如PDMS，聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate, PET)。导电材料除了具有一定导电能力外, 还需要对压力变化很敏感.。电阻的变化可以概括为以下几个因素. 1) 材料的形状结构变化， 结构变形会导致长度 L 和截面积 S 的变化。2) 材料能带结构的变化.，比如石墨烯的拉伸程度超过20% 时, 电子能带结构会发生改变，从而引起导电性能发生变化。
压电型压力传感器是将压力信号转换为电压信号， 它的感应机理来源于压电材料的压电效应。描述压电材料压电性能最重要的参数是d33，称为压电常数, 体现压电材料将机械能转化为电能或者将电能转化为机械能的能力。一般d33越大， 压电体的压电性能越好. 这类传感器可以在压力下产生内部电压， 电压的大小与应变有关， 在无源压力传感器领域具有巨大的潜力。压电型压力传感器在测量动态力上有出色的表现，并且响应时间可达到微秒量级， 但是在静态力的测量上还存在一些困难。压电效应可能发生在具有各向异性晶胞的晶体中，或者发生在驻极体内具有不同电荷的区域中。常用的压电材料主要有聚合物和无机材料. 比如锆钛酸铅 (lead zirconate titanate, PZT)、ZnO、聚偏氟乙烯 (polyvinylidene fluoride, PVDF)。
Rogers 等将PZT 引入场效应晶体管阵列的单元中, 得到了具有超低检测限 (0.005 Pa) 和超快响应时间 (0.1 ms) 的压力传感器。Kim 等在PVDF 基质当中引入 , 得到的传感器有良好的抗疲劳性能，可在大于9 MPa 的应力下稳定循环次; 最高输出电流相比于非原位生长的PVDF 提升了1033%。
摩擦电型压力传感器：摩擦电型压力传感器比前3 种传感器出现得晚。与电阻型和电容型传感器相比较, 它不需要提供电源；与压电型传感器相比较， 它可选择的材料范围更广。摩擦电型压力传感器利用了摩擦起电的原理， 具有成本低、制备流程简单和输出电压高的优点。它一般由上下两个电极和中间负责摩擦生电的不同材料构成. 两层材料之间有一层薄薄的空气。当外加压力时， 两种不同带电序列的材料相互接触, 摩擦起电现象发生，在接触界面两侧产生相反的电荷。当压力释放后, 带等量相反电荷的两个表面被自动分离， 由于静电感应现象分别在电极表面产生补偿电荷。材料之间的空气层使两个表面上的电荷不能完全中和，形成电位差。这种机制使摩擦电型压力传感器可以在压力作用并释放后产生电信号。
