近场感应电子皮肤技术研究备受瞩目。这项无需物理接触即可实现检测的电子皮肤技术，在人机协作、人机交互界面及远程监控等领域展现出广阔应用前景。特别是在新冠疫情等传染病传播背景下，非接触式检测技术已成为保障安全卫生操作的迫切需求。本文系统梳理了近年来该领域的重大突破，涵盖其工作原理及具有大范围覆盖、多功能性、应变响应和自愈能力等特点的单类型传感器，同时深入探讨双类型传感器的研发进展。文章特别强调柔性近场传感器在人机协作、人机交互界面及远程监控中的广泛应用，彰显其在各领域的重要价值与潜在潜力。最后，文章还展望了柔性近场传感器技术未来的发展方向。

图1.期刊封面图

上图为西西智研制作

图2.柔性接近传感器的分类与应用

图3.电容式接近传感器有两种原理：a)自我电容式传感器；b)互感式传感器。

图4.摩擦电纳米发电机与摩擦电接近传感器

图5.半导体与磁性接近传感器。a)基于超薄聚苯乙烯微纳米单晶的柔性接近传感器结构示意图。b)基于超薄聚苯乙烯微纳米单晶的柔性接近传感器结构示意图。c) m-MEMS平台。d)装饰有永磁体的雏菊花瓣。e)传感器位置磁场强度演变示意图：兼容式永磁体（橙色阴影区域）与外部磁场源（蓝色阴影区域）产生的内置磁场叠加效果

图6.基于微流控技术、激光图案化与静电纺丝工艺的超大面积柔性接近传感器制造流程。a)传感器制造流程示意图。b)指尖附近电容相对变化量对比图。c)传感器微尺度组件制造工艺流程。d)接近传感器电容相对值随指距变化规律对比图。e)电子织物制造工艺示意图。f)弹性复合纱线的接近响应特性曲线

图7.基于印刷技术的大面积灵活邻近传感器。a)填充式、螺旋式及环形式邻近传感器及其相对电容随距离变化。b)喷墨打印工艺与离子凝胶成型示意图。c)采用互锁式金刚石电极布局的条形场电容式触控传感矩阵制造流程图。d)传感器阵列制造的FDM（熔融沉积成型）3D打印工艺流程图。e)传感器结构示意图。f)负范围、中性范围、正范围及均匀平面样品

图8.多功能柔性接近传感。a)接近、温度及压力传感器的爆炸式视图。b)温度检测模式下底部电极层及其电路原理图。c)铝板、木制手部及人体接触时自电容的变化。经授权转载[77]，2021年版权所有，威利-万方出版社。d)多功能电子皮肤结构示意图。e)压电热传感器对车顶偏移与倾斜的实验响应

图9.多功能柔性接近传感器具备四大核心功能。a)SCMN集成传感器阵列布局示意图（含八种功能）。b)多功能传感系统。c)透明柔性多功能传感器检测环境刺激的示意图。d)多功能传感器组件装配图。经授权转载[86]，版权归属2019年美国化学学会。e)具备压力、弯曲、接近、温湿度四重传感功能的柔性传感器制造工艺。f)传感器整体结构示意图

图10.邻近传感器的应变性能。a)基于PEDOT的PSS/SWCNT邻近传感器结构示意图。b)拉伸前后的电导率变化曲线对比图。d)电容式光纤双模传感器结构及制造工艺示意图。e)拉伸应变过程中的邻近响应特性

图11.邻近传感器的自愈合性能。a)PSCL水凝胶的合成原理、特性及应用示意图。b)PSCL水凝胶的自愈合机制。c)指尖接近距离与相对电容变化关系图。d)基于AiFoam材料的传感器结构示意图。e)AiFoam的自愈合性能。f)指尖与传感器间距的电容变化响应（含25 μ体积百分比镍含量）。g)NTENG组件的组装与自愈合机制。h)切割单元与修复单元的数码照片及其对应的非接触式电气性能测试

图12.双类型接近传感器。a)柔性贴合复合材料接近传感器结构示意图。b)两种传感器对钢尺和带电橡胶棒的接近响应特性。c)电容式与电阻式接近传感器结构对比。d)60°C恒温塑料块在接近感应测试中，随与传感器距离变化的电容（C模式）和电阻（R模式）变化曲线

图13.应用于人机协作的柔性邻近传感器。a)鲨鱼启发式电感受器与人工电感受器。b)成年人接近时机器人手臂操控演示。c)基于电感受器系统实现圆锥、圆柱、椭圆等物体的目标识别。d)通过机器学习提升多功能电子皮肤系统的接近过程性能。e)机器人碰撞检测与安全控制反馈系统的原理图。f)在机器人手臂上应用电子皮肤实现人机交互与教学功能

图14.应用于人机交互的柔性接近传感器。a)TTS（非接触式跟踪系统）结构设计图。b)TTS中16种不同非接触手势及电信号的示意图。c)验证结构的混淆矩阵。d)“谢谢”、“我会说”和“每日”动态手势的序列显示图像。e)登录系统非接触式3D密码界面

图15.柔性接近传感器在远程监控中的应用。a)步行与跑步方向监测；b)室内定位系统监测；c)盲人导航辅助、室内定位及跌倒传感器检测；d)PAM-dc-fGO薄膜的制备与自修复特性研究；e)基于薄膜接近传感器的人体运动远程监测技术

文章对近场传感电子皮肤领域近年来的重大进展进行了全面回顾。在原理方面，详细阐述了其实现非接触检测的机制。单类型近场传感器具备大面积、多功能、应变及自修复等特性，相关研究不断推进其性能提升。双类型近场传感器的研究也取得了一定进展，展现出独特优势。在应用上，柔性近场传感器在人机协作、人机界面及远程监测等领域得到广泛应用。例如在人机协作场景中，能让机器人快速感知人体动作意图，做出更安全、高效的响应；在远程监测方面，可实现对人体健康状况等信息的非接触式采集，为医疗等领域提供便利 。

未来，柔性近场传感器技术有望在多方面取得突破。一方面，进一步提升传感器的性能，如提高检测精度、扩大检测范围、增强稳定性等；另一方面，拓展更多的应用场景，像在智能家居中实现更智能的环境交互控制，在智能交通里助力车辆与周边环境的非接触感知等。同时，与其他前沿技术的融合，如人工智能、大数据分析等，将为其发展带来更多可能，推动近场传感电子皮肤技术迈向新的高度 。

本文内容来自期刊Adv. Sci. 2024年发表, 第11卷, 文章编号为2308560，以Proximity Sensing Electronic Skin: Principles, Characteristics, and Applications为题的文章。原文链接：

DOI: 10.1002/advs.202308560

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