自2000年起，MEMS智能傳感器開(kāi)始進(jìn)入人們的視野，大家對(duì)于傳感器形態(tài)上的變化有了顛覆性的認(rèn)知。傳感器的尺寸及性能伴隨微機(jī)電技術(shù)的發(fā)展有了質(zhì)的飛躍。

隨后在汽車及消費(fèi)電子市場(chǎng)上大放異彩，形成了眾所周知的傳感器第一及第二次發(fā)展浪潮。如今，第三次浪潮萬(wàn)物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)到來(lái)，它與傳感器之間的關(guān)系無(wú)需再多贅述，而汽車行業(yè)及消費(fèi)電子領(lǐng)域?qū)τ趥鞲衅靼l(fā)展的推動(dòng)作用猶在。

因此，細(xì)心觀察這些行業(yè)中產(chǎn)品的發(fā)展軌跡，我們能夠看到：傳感器的發(fā)展遵循四個(gè)方向。

微型化

微型化是未來(lái)傳感器發(fā)展的必然趨勢(shì)之一。傳感器本質(zhì)屬于半導(dǎo)體，遵循摩爾定律，在這之上，伴隨超越摩爾的多樣化發(fā)展路線。從生產(chǎn)及加工的角度上看，傳感器尺寸決定了原材料的使用率，傳感器微型化代表了生產(chǎn)成本的下降;從性能上看，微型傳感器的能耗得到大幅降低;從產(chǎn)品角度看，傳感器的縮小可以釋放更多空間，間接提升產(chǎn)品最終的用戶體驗(yàn)。

根據(jù)Yole Développement 的研究，MEMS 典型器件中，加速度計(jì)的封裝管腳從 2009 年的 3×5 mm2 縮小至 2018 年的 1.6×1.6 mm2，面積僅相當(dāng)于之前的17%，而成本則是過(guò)去的十分之一。

柔性化

傳感器柔性化的目的主要有三種：便攜、仿生、融合。便攜性主要基于柔性電子方向的發(fā)展。目的是改變電子器件剛性結(jié)構(gòu)，使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)上能夠有所突破，在外形上可以折疊卷曲，更加便于攜帶、使用。

仿生方向是通過(guò)柔性傳感器來(lái)模擬人體皮膚，為機(jī)器人的感知進(jìn)行賦能。生物融合則是針對(duì)人體來(lái)開(kāi)展的傳感器研究。柔性材料可以更加貼合人體器官，在不被人體察覺(jué)的狀態(tài)下，對(duì)身體生物變量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

目前大家能夠接觸到的傳感器柔性化例子除了各種“智能鞋墊、枕頭、床墊”之外，就數(shù)折疊屏手機(jī)最具代表性了。未來(lái)手機(jī)可能會(huì)越來(lái)越“軟”，像紙一樣折起來(lái)放在口袋，或者像隱形眼鏡一樣，戴在眼中。

可穿戴莖流植物傳感器能對(duì)每一株植物進(jìn)行精細(xì)觀測(cè)，將植物的一舉一動(dòng)盡收“眼底”。其貼附在植物莖葉表面，監(jiān)測(cè)莖流狀況，從而可以實(shí)時(shí)掌握植物各個(gè)階段的生長(zhǎng)發(fā)育情況。

植物的莖流類似于人類的“血液”，是植物在蒸騰作用、滲透勢(shì)等內(nèi)外部壓力下莖稈中產(chǎn)生的上升液流，承載了輸送植物水分、養(yǎng)分、信號(hào)分子的任務(wù)。

目前，市面上探測(cè)植物徑流的方式大多采用大型侵入式探測(cè)器，不僅操作不方便，在測(cè)量過(guò)程中還會(huì)對(duì)植物造成物理傷害。

2021年3月9日，來(lái)自浙江大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)利用芯片級(jí)的微納加工工藝，制造了一款可穿戴式莖流傳感器。這款傳感器輕薄如紙，厚度僅0.01毫米，重0.24克，貼在植物葉片上，如同“紋身”一樣。

研究團(tuán)隊(duì)利用先進(jìn)微機(jī)械、材料和納米加工技術(shù)，讓此款傳感器具有超薄、柔軟、可拉伸且重量輕的特點(diǎn)，陽(yáng)光、氧氣、水和二氧化碳等物質(zhì)能自由通過(guò)傳感器，透水、透光、透氣性強(qiáng)，使得傳感器能在不干擾植物自然生長(zhǎng)的情況下與其長(zhǎng)期共存。

隨后，研究團(tuán)隊(duì)利用莖流傳感器開(kāi)展了一系列的實(shí)驗(yàn)，他們?cè)谖鞴锨o稈關(guān)鍵幾個(gè)點(diǎn)部署了傳感器，觀察水分在西瓜葉片、果實(shí)、莖稈上等不同器官的動(dòng)態(tài)分配情況。

通過(guò)對(duì)西瓜莖稈莖流數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)分析，研究團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)了西瓜果實(shí)生長(zhǎng)與光合作用不同步的現(xiàn)象。

在現(xiàn)下生物教科書(shū)中，一般認(rèn)為植物生長(zhǎng)主要依靠光合作用的能量積累，而夜間以消耗生物量的呼吸作用為主，所以果實(shí)的生長(zhǎng)也應(yīng)與植株一樣主要在白天，即與光合作用同步。

為推動(dòng)我國(guó)傳感器行業(yè)發(fā)展，2013年國(guó)家四部委發(fā)布《加快推進(jìn)傳感器及智能儀器儀表產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》，重點(diǎn)內(nèi)容為使傳感器及智能儀器儀表實(shí)現(xiàn)微型化、數(shù)字化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化;2017年，工信部制定《智能傳感器產(chǎn)業(yè)三年行動(dòng)計(jì)劃(2017-2019年)》，提出部署補(bǔ)齊設(shè)計(jì)、制造關(guān)鍵環(huán)節(jié)短板，推進(jìn)智能傳感器向中高端升級(jí)等。

目前，多個(gè)省市“十四五”規(guī)劃綱要也提及傳感器，要求推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)傳感器等產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)，全面提升傳感器產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈競(jìng)爭(zhēng)力，加快智能傳感器的規(guī)?；瘧?yīng)用。河南、吉林、浙江、上海等“十四五”規(guī)劃意見(jiàn)稿也提及傳感器。

總體來(lái)看，智能傳感器正獲得強(qiáng)勁發(fā)展驅(qū)動(dòng)力，并被認(rèn)為在多領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。