聲音在我們對世界的感知中起著至關(guān)重要的作用。它使我們能夠交流、學習、發(fā)現(xiàn)潛在危險、診斷疾病等。然而，傳統(tǒng)的聲學傳感器由于形狀尺寸的限制、過于剛性且笨重的特點，限制了其潛在應用。最近幾年，新型柔性聲學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際應用都取得重大進展。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(yī)療保健、生物醫(yī)學等領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)提供獨特的解決方案。

近日，東華大學朱美芳院士、嚴威教授在Advanced 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傳感技術(shù)的材料、物理結(jié)構(gòu)和應用做了深刻的剖析。新型柔性可穿戴聲學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(tǒng)平臺相當?shù)膫鞲芯群涂煽啃缘忍攸c，通過協(xié)同利用機器學習和人工智能，靈活可穿戴的聲學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(yī)療實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)賦能。

圖1 聲學傳感基本原理

圖2 用于水下監(jiān)聽的聲學傳感器

圖3 可穿戴聲學傳感器在醫(yī)療保健中的應用

在應用需求的推動下，聲學傳感器取得了顯著的進步。已經(jīng)從最早的碳麥克風和最近的手持音頻電子麥克風發(fā)展到最先進的薄膜和織物形狀的聲學傳感器。這種演變意味著復雜度的重大飛躍，以適應不斷變化的各種應用的需要?？偟膩碚f，在未來，聲學傳感將對許多關(guān)鍵領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響，并成為技術(shù)進步的巨大推動力。針對聲學傳感器未來技術(shù)挑戰(zhàn)，文章指出應從以下幾個方面進行應對：

（1）開發(fā)各種先進材料，包括聚合物、碳材料、活性材料和復合材料，以擴展聲學傳感能力；

（2）通過學習自然結(jié)構(gòu)，開發(fā)新型聲學傳感器，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，使其能長期穩(wěn)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(xù)的制造路線，提高耐用性和集成度；

（5）跨學科合作，推動聲學傳感技術(shù)的進步性及實用性，促進與云計算、人工智能、5G和物聯(lián)網(wǎng)集成等其他尖端技術(shù)的跨學科合作，為各個行業(yè)開辟廣泛的可能性。

圖4 聲學傳感器的發(fā)展和未來趨勢

審核編輯：劉清