01导读

人与外界的互动是一个多层次、多维度的过程，体感在其中起着至关重要的作用。体感是人类感知系统的一部分，需要感官的参与，使个体能够感知、理解和响应周围环境。除了触觉传感技术外，研究人员还致力于研发无需物理接触，即可获取物体存在、接近度及特性的技术，即对环境中的未知物体提前做出反应的非接触传感技术，又称接近传感技术。接近传感技术通过建立有别于触觉的传感维度，避免频繁的物理接触，从而最大程度地减少设备的机械磨损。而基于边缘效应的电容式接近传感器因具有成本低、功耗低、对温度和湿度不敏感、感应范围广、能适应各种场景以及灵活的结构设计等特点，正在逐渐兴起。

02成果掠影

近日，济南大学牛闳森副教授、高嵩教授/山东大学李阳教授/北理工沈国震教授在Advanced Functional Materials上发表了题为“Fringing-Effect-Based Capacitive Proximity Sensors”的综述文章(DOI: 10.1002/adfm.202409820)。这篇综述重点介绍了基于边缘效应的电容式接近传感器的最新进展及其在智能系统中的应用。特别地，全面回顾了电容式接近传感器最具代表性的结构类型和性能优化策略。此外，系统总结了将当前的尖端技术(例如数据采集/传输系统和AI算法)与电容式接近传感器相结合的智能系统。最后，我们详尽地阐述了当前基于边缘效应的电容式接近传感器及其智能系统面临的主要挑战，并对其未来发展趋势提供了重要的见解。 济南大学牛闳森副教授和山东大学李浩博士为共同第一作者，济南大学高嵩教授、山东大学李阳教授、北理工沈国震教授为共同通讯作者。

03综述概览

图1概述基于边缘效应的电容式接近传感器的最新研究进展

图2FE-CPS的典型结构：平行板结构

图3平行板结构：交叉条状电极

图4平行板结构：交叉纤维电极

图5FE-CPS的典型结构：共面电极结构

图6 共面电极结构：三维电极、叉指电极

图7性能优化：电极结构

图8FE-CPS的应用场景：智能预警系统、智能控制系统、智能材料感知系统。

图9应用场景：智能预警系统

图10应用场景：智能控制系统

图11应用场景：智能材料感知系统

04总结与展望

尽管FE-CPS 在智能传感和人工智能领域有着广泛的应用，学术上也取得了长足的进步，但在性能优化、器件集成设计和智能系统应用方面仍然存在相当大的挑战，特别是在以下方面。综上所述，我们重点关注了FE-CPS的进展、挑战和未来前景，以及它在智能系统中的应用场景。随着柔性传感器和人工智能的发展，FE-CPS将成为一种极具前景的技术，可以在各种场景中得到广泛和大规模的应用。

图12FE-CPS 的前景与挑战

作者简介

牛闳森，济南大学信息科学与工程学院副教授，校聘学科带头人，主要研究领域：智能触觉传感器设计与制备；感知与认知系统设计与集成；先进集成电路制造工艺。已累计发表SCI检索论文20余篇，其中以第一作者在Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、Adv. Sci.、Infomat、Nano Energy、Small等领域内顶尖期刊上发表中科院一区文章13篇，其中期刊封面文章2篇，ESI 高被引 & 热点论文2篇，授权国家发明专利5项。

高嵩，济南大学信息科学与工程学院教授，硕士生导师。研究兴趣包括微纳光学超表面、柔性电子传感器、微纳光电忆阻器，主持国家与山东省自然科学基金项目2项。已发表SCI检索论文70余篇，其中，以第一/通讯作者在Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、Laser & Photonics Rev.、ACS Photonics、Adv. Opt. Mater.、Nanophotonics等领域知名期刊上发表文章28篇，获授权国家发明专利14件、韩国发明专利8件。

李阳，山东大学集成电路学院教授，博士生导师，IEEE高级会员，科技部中韩青年科学家、山东省泰山学者青年专家、 山东省高校集成电路创新团队带头人、山东省优青、山东省青年科技人才托举工程入选者、齐鲁青年学者，主持国家自然科学基金项目、科技部项目、山东省优秀青年基金项目、山东省重点研发计划项目等省部级以上项目10余项。主要研究领域：新一代半导体材料与器件；“传感存算一体化”芯片系统。已累计发表SCI检索论文100余篇，其中以第一作者/通讯作者在Chem. Soc. Rev.、Matter、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、Adv. Sci.、IEEE Trans. Electron, Dev. 等领域内顶尖期刊上发表中科院一区文章45篇，包含封面文章10篇，授权国家发明专利15项，韩国发明专利11项。

沈国震，北京理工大学集成电路与电子学院特聘教授，国家杰出青年科学基金获得者。长期从事低维半导体材料及相关柔性电子器件的研究。以第一完成人身份获北京市科学技术二等奖、中国材料研究学会科学技术一等奖等。现任英国皇家化学会会士、中国材料研究学会理事。发表SCI收录论文300余篇，获引用超过3万，H-index为94。

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来源：高分子科学前沿

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