軟性感測器發展現況與趨勢

 

刊登日期:2015/8/5
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軟性感測器在許多應用領域中,相當受到矚目。因其易於使用、元件輕薄、可撓曲、耐用性高、可做成任意大小尺寸、可覆蓋於任何形狀之表面且製造成本低等特性,所以可廣泛應用於教育遊戲、生物醫療、汽車電子、環境控制等產業。尤其是近期穿戴式電子產品的興起,更帶動了軟性感測器的發展。依據Lux Research的市場分析資料,在未來十年裡,軟性感測器在醫療與穿戴式運動產品的產值估計為2.44億美元。目前使用的軟性感測器類型,主要可分為壓電式、壓阻式及電容式,發展較成熟的產品以電容式和壓阻式為主,分別說明如下。
 
軟性感測器介紹 
1. Tekscan
美國Tekscan為知名壓力感測器廠商,其產品適用於多項領域;從工業自動化的壓力量測系統,到醫療照護及人體力學等壓力分布量測系統,該公司並持續致力於開發更高的感測技術產品。過去二十五年來,Tekscan的醫療系統已被應用於臨床照護上,在世界各地收集準確、可靠的數據以改善病人照護。Tekscan的壓力感測器為壓阻型感測器,如圖二所示,柔軟度佳,厚度僅0.1mm,可提供精確的壓力分佈圖形,以符合病人和支撐表面的形狀,並消除錯誤的壓力讀取數據,提供最佳的即時訊息。


圖二、Tekscan
醫療用坐墊壓力感測器

6. 利永環球
環泥旗下電子廠利永環球以「軟性微機電壓力感測器」(圖十二)在2010年獲得《華爾街日報》全球科技創新獎之後,2015年再獲愛迪生獎材料科學類金牌獎。利永環球科技係以工研院研發團隊為主力成立的新創公司,於2007年創立於工研院,並在2010年透過工研院技術移轉,加入環球水泥電子事業部,進一步於2013年Spin-off成為利永環球科技公司,將以技術雛型開發成商品,使軟性微機電壓力感測技術在產業界繼續發揚光大。利永環球的Uneo Sensor具輕薄、可撓等特性,使用的是最新開發的高分子壓阻式複合材料,透過微網印技術即可做出厚度僅0.2~0.3 mm的感測元件,並達到單純且高品質的線性壓力感測輸出功能,其偵測壓力範圍在0.01~300 psi之間。而且能做成各種大小以及可完全貼合於彎曲表面上,此產品目前已廣泛應用在消費性電子產品、醫療及運動與工業儀器上,如壓力觸控筆,目前每季出貨量穩定在30萬支左右,三大鍵盤廠達方、群光、精元都是其客戶。


圖十二、利永環球之軟性微機電壓力感測器

工研院材化所之開發現況 
工研院所發展的軟性感測膜採用高極性有機分子與PVDF高分子混合。將高極性有機分子與PVDF溶液依比例混和,配製成3~30%之混合溶液,攪拌均勻後,塗佈於基材上烘乾,冷卻後從基材上取下。從外觀上,得到的純有機壓電膜材呈現半透明狀,整體均勻度佳,可去除有機/無機分子混合時所發生的介面缺陷問題。再以高壓電源供應設備進行極化,純有機壓電膜材絕緣性佳,可承受20 KV高電壓,並且不需加熱,可在室溫情況下進行極化,僅需塗佈製程,不需延伸加熱製程,達到簡化製程條件之目的。極化後的軟性感測膜其壓電係數d33為19~20 pC/N,以0.5 kgf的重力進行敲擊實驗,其輸出電壓可達10V,優於目前市售之PVDF壓電商品……以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 
作者:謝孟婷、蘇俊瑋、蔣昀芝、呂奇明/工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」344期,更多資料請見下方附檔。


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