传感器

最后，本文探讨了仿生传感领域目前需要克服的挑战，同时概述了软离子传感器领域的未来研究方向。

软材料、仿生特性和离子电子特性这三大领域前景广阔，它们的协同发展为传感器领域带来了诸多突破。

传感器阵列虽能在一定程度上解决问题，但材料修饰过程复杂，限制了实际应用。

a单变量传感器、b传感器阵列和c多变量传感器的结构示意图。

a基于碳纳米管的FET型传感器阵列和沟道区域的SEM图像。

图1b展示的传感器阵列，虽通过增加传感单元数量来提升检测能力，但面临数据处理复杂、多种敏感材料修饰繁琐及设备体积庞大等问题。

图5a为传感器阵列及沟道区域的SEM图像，图5b详细呈现从其转移特性曲线提取11个特征参数的方法。

文章不仅为双模态传感器的设计与性能提升提供了新的思路和方法，也为其他基于压电电子学传感器的设计提供了有益的借鉴和参考。

这一发现为双模态传感器的设计提供了新思路，为发展新一代智能诊疗系统提供了重要参考。

期刊重点关注传感器设计、材料、信号处理和数据分析方面的技术进展和实际应用，突出传感技术对社会的变革性影响。

a化学电阻式传感器和五种场效应晶体管式化学传感器的结构示意图：b顶栅顶接触式、c顶栅底接触式、d背栅顶接触式、e背栅背接触式和f侧栅器件。

图6a为石墨烯基FET型生物传感器结构示意图，图6b展示用于识别COVID-19样本的三种曲线特征提取方案。

图6d为石墨烯基FET型气体传感器结构示意图，图6e展示其在不同气体中的瞬态电导率分布。

I化学传感器结构与原理演进

同时，分析了化学电阻型和FET型传感器的结构特点与制备工艺，介绍了响应/恢复时间、漂移、灵敏度等关键性能指标，以及主成分分析、线性判别分析等常用模式识别算法。

图文导读I化学传感器结构与原理演进本综述以图1为切入点，呈现化学传感器的发展轨迹。

III传感器结构与性能评估指标

III传感器结构与性能评估指标图3聚焦于化学电阻式和场效应晶体管(FET)型化学传感器的结构与性能指标。

图3聚焦于化学电阻式和场效应晶体管(FET)型化学传感器的结构与性能指标。

在美国约翰霍普金斯大学从事博士后研究工作期间，深入研究了基于有机晶体管器件的传感器结构设计及性能优化，并与美国NanoTerra公司合作研发商用晶体管传感器。

本刊涵盖新型传感器材料和装置的开发，以及传感器系统的设计、整合与广泛应用。

d基于石墨烯的FET型气体传感器示意图。

压电电子学传感器配有外部电源，利用压电势来调节界面势垒高度，从而控制流经传感器的电流。

结合有限元分析，证明了载流子浓度降低会导致压电性增强，从而增强了压电电子学器件的性能。

图4受自然启发的软离子传感器的特点。

(C)压力传感器的灵敏度曲线。

(C)温度传感器的灵敏度。

(E)不同载流子浓度下的传感器灵敏度对比。

为了增强传感器的灵敏度和响应速度，通过图形转移方法在水凝胶的表面制作了球形体微结构。

这种独特的设计提高了压力传感器的灵敏度和机械性能。

显然，这种策略通过改变凝胶整体的结构而降低了水凝胶的模量，使电容式传感器的灵敏度升高。

该传感器的灵敏度高达1622kPa⁻1，检测范围为160kPa，电导率为4.01S/m，响应时间为33ms，检测限低至1.6Pa，优于大多数现有的纤维素传感器。

该传感器的灵敏度高达1622kPa⁻1，检测范围高达160kPa，电导率为4.01Sm⁻1，响应时间为33ms，检测限低至1.6Pa，优于大多数现有的纤维素传感器。

传统压电传感器和压电电子学传感器的比较在静态力(a)、动态力检测(b)和响应/恢复时间(c)方面的比较。

软离子材料赋予了传感器柔韧性和可拉伸性，通过固有的离子电导率使其能够模拟生物信号传输。

一些事件的发生，如交通事故的发生是一个客观事件，其发生的时间、地点和原因可以通过监控视频和传感器数据来确定。

态势感知的主客观性是同时存在的，这种融合使得态势感知成为一个动态的、适应性强的过程，在现代军事和安全领域，态势感知系统通常结合了传感器数据（客观）和人工智能算法（部分主观，因为算法的设计和训练受到人类经验的影响），这些系统能够实时处理大量数据，并提供决策支持。

相关技术正以多种方式快速发展并且人们对传感器技术的研究兴趣迅速增长。

(F)在不同拉伸以及不同温度下的传感器性能变化。

压力传感器的性能特点以及机制。

温度传感器的性能特点以及机制。

II碳基材料特性与微观结构碳纳米管和石墨烯作为关键传感材料，其独特结构和优异性能对传感器性能起着决定性作用。

图3g和图3h分别为传感器的响应曲线和校准曲线，用于定义和理解响应时间、灵敏度等关键性能指标，这些指标是评估传感器性能的重要依据，有助于定量分析传感器在不同条件下的检测能力。

碳纳米管和石墨烯作为关键传感材料，其独特结构和优异性能对传感器性能起着决定性作用。

(D)压力传感器的响应恢复时间。

仿生离子传感器综述：将自然机制转化为传感技术仿生离子传感器综述：将自然机制转化为传感技术精选

IV自然启发的软离子传感器

XI软离子传感器未来研究方向

各类仿生软离子传感器：文章从视觉、触觉、听觉、味觉、嗅觉和接近感应六类，介绍了基于软离子材料的仿生传感器。

图11软离子传感器未来研究方向。

尽管目前的研究已经证明了软离子传感器的应用潜力，但在用于日常生活之前面临着一些挑战。

文章综述了受生物传感系统启发的软离子传感器的发展，探讨了其材料特性、工作原理、应用及挑战。

研究人员还展示了由四个透明离子传感器组成的人工透明网络，通过比较每个传感器感应的电压，可估计物体的方向和相对位置，在实际应用中具有重要意义，如可应用于可穿戴设备，实现无接触交互的目的。

自然生物体的进化痕迹为研究人员提供了关于软离子传感器开发和传感性能增强的创新见解。

软材料具备的离子电导率和柔韧性，为自然启发的软离子传感器性能提升奠定了坚实基础。

软离子仿生传感器是各种应用的关键部件，特别是在人机界面和软体机器人领域，本文讨论了软离子传感器在机械感受器、热感受器、化学感受器和光感受器中的应用，并对其在水生传感、实现植入的生物降解性、机械可持续性以及提高电化学稳定性等方面所面临的挑战及未来研究方向进行了总结。

软离子传感器通过接收刺激并将其转换为化学电信号，从而允许与环境相互作用，常被用于制备模拟人类感觉系统的传感器。

面临的挑战与未来方向：目前软离子传感器缺乏标准化测量协议，其性能受环境温度、湿度影响。

离子浸泡进一步优化了水凝胶的导电性和介电特性，与现有的纤维素传感器相比性能更加卓越。

传感器内计算架构降低了数据传输量和能耗。

图1b展示的传感器阵列，虽通过增加传感单元数量来提升检测能力，但面临数据处理复杂、多种敏感材料修饰繁琐及设备体积庞大等问题。

图4b和图4c则展示多变量传感器通过增加输出变量，在二维和三维空间中有效区分多种分析物的优势。

显然，这种策略通过改变凝胶整体的结构而降低了水凝胶的模量，使电容式传感器的灵敏度升高。

这些特点为开发双模态应力传感器带来了更多的可能性，有望在无创检测中促进其应用。

将有机电子器件集成到传感器中，可在多种应用场景中提供显著的成本效益和功能优势。

(h)本研究与一些现有的ZnO基传感器的增益因子比较。