近年來，有關柔性電子設備的研究呈現快速增長趨勢，特別是可穿戴的柔性應力、應變傳感器，在運動健身、健康監測、醫療器械等方面具有良好的應用前景。目前此類傳感器多由具有三維導電網絡結構的應力敏感材料與硅橡膠復合而成。而作為傳感器核心的應力敏感材料主要是以碳納米管、石墨烯、金銀納米線等納米材料為起始原料，利用冷凍干燥法、模板法等工藝制備而成。但是這些材料存在制備工藝復雜、成本高以及不可再生等問題。另外以應力、應變傳感器為代表的可穿戴設備，目前僅有健康檢測功能，尚未有將醫療功能與健康檢測功能集于一體的研究報道。例如，熱理療是一種常用的治療方法，廣泛用于治療關節腫痛，改善肌肉痙攣與炎癥等癥狀，但是傳統的熱療設備存在體積和重量較大，不易控溫等缺點，其應用主要限制在醫院中。因此開發一種廉價、制備工藝簡單、且兼具健康檢測和醫療等功能于一體的智能傳感器，對可穿戴設備的發展意義重大。
隨著全球人口的增長、城市化以及生活水平的提高，全世界每年有大量的紙張被制造并消費。紙張消費量的提高產生了大量的垃圾，循環利用紙張，不但可以解決環境問題，而且可以保護森林。重慶大學航空航天學院的付紹云和李元慶教授團隊，利用廢紙為起始原料，開發出了一種低成本的多功能柔性壓力傳感器。該多功能傳感器的制備過程如圖1所示，首先將廢紙加入到水中進行超聲分解，得到紙漿；然后利用冷凍干燥技術，將紙漿制成多孔狀的紙海綿；接著在高溫并有惰性氣體保護的環境下將紙海綿裂解成碳化海綿；最后利用硅橡膠將脆性的碳化海綿進行封裝，即可制備出具有壓阻效應的柔性壓力敏感材料。利用碳化海綿/硅橡膠復合材料所制備的柔性壓力傳感器具有響應速度快、應力響應范圍大、工作頻率寬、使用壽命長等特點。此外，該柔性壓力傳感器具有良好的電加熱效果，通過對其工作電壓的調控，即可實現對傳感器表面溫度的控制，可用做具有熱遼效果的可穿戴設備。同時，該壓力傳感器可以制備成智能手環，可實現人體脈搏信號的檢測，也可用于腕部熱理療；將該傳感器與腰帶整合，則可實現人體呼吸狀態的實時檢測；此傳感器還可與運動鞋進行整合，所開發的智能跑鞋可實現人體運動狀態（如走、跑、跳等）的跟蹤。重慶大學的研究工作表明未來的傳感器，除了具有良好的信號監測功能外，還將具有醫療、信號顯示等多種功能。未來的智能可穿戴設備必定圍繞著多功能一體化的趨勢進行發展，為多功能傳感材料的設計和開發指明了方向和想象空間。
圖1. 碳海綿基柔性可穿戴應變傳感器制備流程圖
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http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.6b11196