过去几十年里，柔性可穿戴传感器的进步在健康监测、人机交互（HMI）、智能穿戴设备、工业监测、危险检测和环境监测等领域引起了广泛关注[[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9]]。据研究估计，到2028年，全球可穿戴电子市场的规模将达到1600亿美元[10]。随着对更美好生活的追求以及物联网（IoT）的兴起，对柔性传感器改进的研究成为探索其应用潜力的关键需求。常见的柔性传感器（例如电阻式、电容式、压电式和电化学式）的工作原理主要是将外部刺激（如温度、湿度、压力、应力、磁场强度）转换为电信号，然后通过电气端子提供即时反馈以完成整个转换过程[[11], [12], [13], [14], [15], [16], [17], [18], [19], [20]]。为了实现更高效的功能，人们希望单个设备能够承载更多信息，作为多功能HMI接口而不会使整体系统复杂化[22]。此外，优化的传感性能（包括工作范围、灵敏度、线性和抗噪能力）使得它们能够在更广泛的应用场景中可靠运行[23,24]。这必然需要新的技术融合来实现性能提升，从而使柔性触觉传感器成为未来可穿戴系统中的强大平台。
最近，磁耦合柔性传感器已成为可穿戴设备的主要发展方向之一[25]。在磁学研究中，磁场和磁功能化材料是两个基本组成部分[26]。它们相互关联，共同产生了丰富的电磁现象[27]。磁场是人类最早认识到的物理现象之一，普遍存在于宇宙、地球、太阳以及众多星际和银河环境中[28,29]。历史上，许多推动人类文明进步的突破性发明都与磁场的独特性质密切相关。例如，指南针的发明和应用就是基于其与地球磁场的相互作用，标志着导航时代的重大飞跃[30]。作为矢量量，磁场不仅有方向还有大小，大小由磁场强度表示[31]。磁场强度通常在磁极附近更强[32]。在三维（3D）空间中，磁场内的每个点都有特定的方向，可以通过磁场线来描述。这些线从北极（N）延伸到南极（S），线的密度反映了磁场的强度[33]。当多个磁场相互作用时，它们会按照矢量叠加原理合成一个合力场[34]。与声波、机械波或热不同，磁场不需要空气、水或固体等传统介质来传播[35]，甚至可以在真空中存在和传播，为非接触式传感技术提供了基础[36]。磁场还与力学和电学相互作用。磁力的基本特性是同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，这意味着两个磁铁会相互施加力[37]。此外，磁场可以对运动中的带电粒子施加洛伦兹力，改变它们的轨迹，在许多电磁系统中发挥关键作用[38]。对于磁耦合可穿戴设备而言，磁场安全性是一个重要考虑因素。国际非电离辐射防护委员会（ICNIRP）指出，在人体相对静止的情况下，暴露于强度低于约8 T的静态磁场一般不会导致明显的不良生理效应[39]。然而，当人在2–8 T范围内的强静态磁场中移动时，由于洛伦兹力作用，体内可能会产生电场，可能导致头晕、恶心或平衡失调等短暂感官症状。此外，快速变化的磁场可以增强神经和肌肉刺激。因此，ICNIRP建议避免人体暴露于dB/dt值超过2.7 T/s的时变磁场中[40]。相比之下，大多数可穿戴智能设备产生的磁场强度通常在毫特斯拉（mT）或更低，远低于这些限制，因此在正常使用条件下具有良好的磁场安全性[[41], [42], [43]]。
除了与机械力的相互作用外，磁学与电学之间的相互作用也是磁耦合传感器产生信号的基础原理，二者之间的关系构成了电磁学的核心理论[44]。该领域最重要的原理之一是法拉第定律，它指出闭合电路中的磁通量变化（?B）会诱导出电场或电流[45]。这种将磁能转换为电能的现象是现代电气工程的基石[46]。应用于磁耦合柔性可穿戴设备时，法拉第定律实现了自供电信号生成，减少了对复杂外部电源的依赖[47]。另一方面，安培定律描述了稳定电流与其产生的磁场之间的关系，解释了电流流动如何在空间中分布磁场[48]。对于复杂的电流配置，安培环路定律为分析和计算产生的磁场提供了强大的框架[49]。电能够产生磁场的基本原理构成了现代电子和通信技术的理论基础。
尽管磁场可以由电流或宇宙中的自然来源产生，但磁性材料在磁学中仍然发挥着至关重要的作用。材料的磁行为源于其中微观粒子的磁矩的集体排列[50]。这些磁矩由电子的自旋及其绕原子核的轨道运动产生[51]。材料表现出的具体磁性质取决于其内部电子结构及其组成粒子之间的相互作用。根据这些磁矩的排列方式，磁性通常被分类为铁磁性、铁磁体、反铁磁性、顺磁性和抗磁性[52]。磁场可以通过磁化过程诱导这些微观磁矩的排列，从而产生可测量的宏观磁化强度[53]。通过将磁性材料塑造成特定的几何形状，可以控制?B线的路径，从而改变磁场的空间分布[54]。此外，在信息时代，磁性材料作为存储介质也发挥着关键作用，构成了硬盘和磁存储器等技术的基础[55]。
利用磁场的独特性质及其与机械和电系统的相互作用，将磁性材料集成到柔性可穿戴传感器中具有显著优势。作为可穿戴电子设备的重要类别，磁耦合柔性系统有效发挥了上述柔性传感器和磁场的优势。与许多依赖直接接触进行信号检测的传统可穿戴传感器不同，磁功能化传感器可以嵌入衣物甚至人体内，通过磁场波动检测微妙的运动并将其转换为电信号[63,64]。这使得它们具备被动操作、无线功能、非接触式传感和多物理场耦合等变革能力，为下一代可穿戴技术铺平了道路[65,66]。本文的主要目的是系统总结柔性磁耦合设备的关键组成部分，包括材料来源（第2节）、信号转换机制（第3节）和潜在应用领域（第4节），这些内容也包含在图1的蓝图中。第5节讨论了磁耦合柔性设备和系统在未来发展中的机遇和挑战。
