中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
聲音在我們對世界的感知中起著(zhù)至關(guān)重要的作用。它使我們能夠交流、學(xué)習、發(fā)現潛在危險、診斷疾病等。然而，傳統的聲學(xué)傳感器由于形狀尺寸的限制、過(guò)于剛性且笨重的特點(diǎn)，限制了其潛在應用。最近幾年，新型柔性聲學(xué)傳感器從最初的理論研究到如今在可穿戴設備及其智能服裝中的實(shí)際應用都取得重大進(jìn)展。這些設備和服裝可以適應柔軟、彎曲和可變形的表面或環(huán)境，為醫療保健、生物醫學(xué)等領(lǐng)域的重大挑戰提供獨特的解決方案。
近日，東華大學(xué)朱美芳院士、嚴威教授在A(yíng)dvanced Materials發(fā)表了題為“Insights into Materials, Physics and Applications in Flexible and Wearable Acoustic Sensing Technology”的綜述性論文，該論文對柔性可穿戴聲學(xué)傳感技術(shù)的材料、物理結構和應用做了深刻的剖析。新型柔性可穿戴聲學(xué)傳感器由于其高柔韌性、超低重量、高生物相容性，以及與傳統平臺相當的傳感精度和可靠性等特點(diǎn)，通過(guò)協(xié)同利用機器學(xué)習和人工智能，靈活可穿戴的聲學(xué)傳感器正在成為一種變革性技術(shù)，為蓬勃發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)、元宇宙以及精準醫療實(shí)現產(chǎn)業(yè)賦能。
圖1 聲學(xué)傳感基本原理
圖2 用于水下監聽(tīng)的聲學(xué)傳感器
圖3 可穿戴聲學(xué)傳感器在醫療保健中的應用
在應用需求的推動(dòng)下，聲學(xué)傳感器取得了顯著(zhù)的進(jìn)步。已經(jīng)從最早的碳麥克風(fēng)和最近的手持音頻電子麥克風(fēng)發(fā)展到最先進(jìn)的薄膜和織物形狀的聲學(xué)傳感器。這種演變意味著(zhù)復雜度的重大飛躍，以適應不斷變化的各種應用的需要?？偟膩?lái)說(shuō)，在未來(lái)，聲學(xué)傳感將對許多關(guān)鍵領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響，并成為技術(shù)進(jìn)步的巨大推動(dòng)力。針對聲學(xué)傳感器未來(lái)技術(shù)挑戰，文章指出應從以下幾個(gè)方面進(jìn)行應對：
（1）開(kāi)發(fā)各種先進(jìn)材料，包括聚合物、碳材料、活性材料和復合材料，以擴展聲學(xué)傳感能力；
（2）通過(guò)學(xué)習自然結構，開(kāi)發(fā)新型聲學(xué)傳感器，以適應復雜環(huán)境下的不同應用；
（3）采用耐用材料及有效的封裝設計，使其能長(cháng)期穩定運行；
（4）智能制造，采用計算機輔助設計、探索綠色和可持續的制造路線(xiàn)，提高耐用性和集成度；
（5）跨學(xué)科合作，推動(dòng)聲學(xué)傳感技術(shù)的進(jìn)步性及實(shí)用性，促進(jìn)與云計算、人工智能、5G和物聯(lián)網(wǎng)集成等其他尖端技術(shù)的跨學(xué)科合作，為各個(gè)行業(yè)開(kāi)辟廣泛的可能性。
圖4 聲學(xué)傳感器的發(fā)展和未來(lái)趨勢
