柔性可穿戴設(shè)備在運動、健康、醫(yī)療等方面有著重要的發(fā)展前景，是當(dāng)前國際研究熱點。在人體運動監(jiān)測方面，人體表面主要變形模式為拉/壓變形和彎曲變形，而且都是大變形。對于適用于柔性可穿戴設(shè)備的監(jiān)測拉/壓變形的柔性傳感器，已經(jīng)有很多相關(guān)研究；但對于彎曲變形（曲率或彎曲角度）監(jiān)測，之前主要有兩類方法：1）采用應(yīng)變傳感器替代，如圖1a所示，這種方式要求傳感器與人體完美粘合，一旦產(chǎn)生滑動，測量結(jié)果毫無意義，而這種粘合方式對于用戶來說是難以接受的，所以不適用于實際的可穿戴設(shè)備；2）采用光學(xué)辦法，設(shè)備復(fù)雜，不具有便攜性，也不適用于可穿戴設(shè)備。

近日，中國科學(xué)院力學(xué)研究所科研團(tuán)隊與大連理工大學(xué)及北京航空航天大學(xué)合作，從力學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計出發(fā)，研制了適用于可穿戴設(shè)備的薄膜貼片式柔性曲率傳感器。該傳感器可以精確測量被測曲面的動態(tài)彎曲曲率和彎曲角度，而且其彎曲測量結(jié)果不受拉伸變形的影響，所以在實際應(yīng)用過程中，不要求傳感器與被測曲面完美粘合，只需要貼合（允許小范圍滑動，如戴手套或穿緊身衣的方式）即可，如圖1b所示。可見，該傳感器非常適合與穿戴服飾集成，可應(yīng)用于關(guān)節(jié)彎曲監(jiān)測、手勢識別、坐姿監(jiān)測等柔性智能穿戴設(shè)備，如圖2所示。

圖1（a）應(yīng)變傳感器與（b）曲率傳感器用于關(guān)節(jié)彎曲變形監(jiān)測的優(yōu)劣勢

圖2 曲率傳感器用于手勢識別和坐姿監(jiān)測

該工作相關(guān)論文近日在《先進(jìn)材料技術(shù)》上發(fā)表（Adhesion-Free Thin-Film-Like Curvature Sensors Integrated on Flexible and Wearable Electronics for Monitoring Bending of Joints and Various Body Gestures. Advanced Materials Technologies, 2018），力學(xué)所為第一單位，蘇業(yè)旺、李銳、陳玉麗為共同通訊作者。該研究工作受到中科院百人計劃項目、國家自然科學(xué)基金面上項目的資助和中科院先導(dǎo)項目（XDB22040501）的支持。