>> 華泰證券-工業(yè)行業(yè)人形機器人系列：力敏電子皮膚-231214
| 上傳日期： |
2023/12/14 |
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| 455KB |
| 格式： |
pdf 共5頁 |
來源： |
華泰證券 |
| 評級： |
增持 |
作者： |
倪正洋 |
| 行業(yè)名稱： |
電子 |
| 下載權(quán)限： |
此報告為加密報告 |
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力敏電子皮膚可分為壓電式/壓阻式/電容式等，各有優(yōu)缺
電子皮膚是一種柔性傳感系統(tǒng)，可以感知壓覺、濕度和溫度，能被廣泛應(yīng)用于機器人、可穿戴設(shè)備和醫(yī)療領(lǐng)域。壓力感知（力敏）為電子皮膚最重要的功能之一，力敏電子皮膚根據(jù)壓力感知原理的不同，可分為壓電式、壓阻式、電容式等。壓電式電子皮膚無需外部供電，對動態(tài)力響應(yīng)快，但不適合測量靜態(tài)力；壓阻式電子皮膚制造成本低，功耗低，靈敏性高，但解耦較困難；電容式電子皮膚可測量微小動態(tài)力，能耗小，信號漂移小，響應(yīng)重復(fù)性高，但易受寄生電容和環(huán)境電磁噪聲影響。我們認(rèn)為，力敏電子皮膚種類較多，各有優(yōu)缺。
壓電式：基于電壓變化，無需外部供電/動態(tài)響應(yīng)快，但靜態(tài)力測量困難
壓電式電子皮膚通過測量電壓變化測量壓力。壓電材料在外力作用下，內(nèi)部電子極化產(chǎn)生電壓。常用的壓電材料包括鋯鈦酸鉛等無機材料和聚偏氟乙烯等高分子材料，將無機材料與有機高分子基體復(fù)合得到的壓電材料，具備低模量和優(yōu)良的生物相容性，在穿戴電子器件領(lǐng)域有較大優(yōu)勢。該類電子皮膚的優(yōu)點是無需外部供電，且靈敏度高，對動態(tài)力響應(yīng)時間可達到微秒級；缺點是內(nèi)部電壓脈沖只能反映壓力的動態(tài)變化，不適用于測量靜態(tài)穩(wěn)恒壓力。
壓阻式：基于電阻變化，制備簡單成本低，但解耦較困難
壓阻式電子皮膚通過測量電阻變化來測量壓力。在外力作用下，材料的外部結(jié)構(gòu)或內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致電阻變化。壓阻式電子皮膚由絕緣的高分子彈性基體材料和對壓力變化敏感的導(dǎo)電材料組成，常在導(dǎo)電材料表面引入微納結(jié)構(gòu)，來提高其檢測性能。該類電子皮膚的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)和制備流程簡單，制造成本低，抗電磁干擾能力強，功耗低，響應(yīng)快，靈敏性較好；缺點是測量過程中產(chǎn)生的熱噪聲會影響后續(xù)測量質(zhì)量，同時由于無法辨別電阻變化是由壓力變化還是彎曲造成，解耦較困難。
電容式：基于電容變化，可應(yīng)用于微小力檢測，但制備成本較高
電容式電子皮膚通過測量電容變化來測量壓力。在外力作用下，平行板電容器的介電常數(shù)、電極距離和有效面積改變導(dǎo)致電容變化。電容式電子皮膚由電極和介電層組成，常用的介電層材料包括聚二甲基硅氧烷等，通過在介電層引入特殊的多孔微結(jié)構(gòu)可以顯著提升靈敏度和壓力響應(yīng)范圍。電容式電子皮膚的優(yōu)點是能夠同時測量靜態(tài)力和動態(tài)力，對于微小力測量敏感度高，能量消耗小，響應(yīng)重復(fù)性高；缺點是易受寄生電容和環(huán)境電磁噪聲的影響，且規(guī)?；苽涑杀据^高。
其他：離電式、摩擦電式等新型電子皮膚發(fā)展時間較短
其他類型電子皮膚包含離電式和摩擦電式等，發(fā)展時間較短，應(yīng)用范圍較窄。離電式電子皮膚利用在彈性電解質(zhì)-電子界面上形成雙電層的超級電容特性來測量壓力，該類電子皮膚具有電容式電子皮膚的優(yōu)點，同時抗干擾性遠高于傳統(tǒng)電容式傳感器，缺點是制備工藝復(fù)雜，實現(xiàn)低成本大規(guī)模制造較困難。摩擦電式電子皮膚壓力傳感器基于接觸帶電效應(yīng)和靜電效應(yīng)來測量壓力，其優(yōu)點是成本低、制備流程簡單和輸出電壓高，且無需外部電源供電，缺點是只能檢測動態(tài)力。
風(fēng)險提示：電子皮膚性能不及預(yù)期、電子皮膚量產(chǎn)進度不及預(yù)期、傳感材料性能不及預(yù)期等
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