來(lái)自沙烏地阿拉伯阿布杜拉國(guó)王科技大學(xué)(King Abdullah University of Science and Technology；KAUST)的電子工程師們利用鋁箔、便條紙、海綿與磁帶，開(kāi)發(fā)出一種名為“紙皮膚”(Paper Skin)的低成本傳感器，可用于偵測(cè)包括觸摸、壓力、溫度、酸度與濕度等外來(lái)刺激。

　　這款目前仍在開(kāi)發(fā)中的Paper Skin傳感器采用了各種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的低成本材料，同時(shí)整合諸多功能，據(jù)稱能夠表現(xiàn)地像其他的人造皮膚應(yīng)用一樣。

　　穿戴式與軟性電子產(chǎn)品正展現(xiàn)在各種不同應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展前景，例如無(wú)線監(jiān)測(cè)病人的健康狀況與免觸控的電腦介面等，但目前在這方面的研究往往使用昂貴且復(fù)雜的材料與制程。

　　“我們的研究成果可望帶來(lái)徹底改變電子產(chǎn)業(yè)的潛力，并為商用化可負(fù)擔(dān)的高性能感測(cè)元件敞開(kāi)了大門(mén)，”KAUST電子工程系副教授Muhammad Mustafa表示。這項(xiàng)研究在該校的整合奈米技術(shù)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

　　“以往在這方面的研究多米采用復(fù)雜的材料或制程，”Hussain指出，“經(jīng)化學(xué)機(jī)能的噴墨列印或真空技術(shù)處理過(guò)的紙類雖然便宜，但所表現(xiàn)出的功能也十分有限。如今，我們所展示的是一種可加以擴(kuò)展的‘車庫(kù)’(garage)制造途徑，只需利用日常生活中現(xiàn)成可用或甚至家中就能找到的廉價(jià)元件。”

　　研究小組使用便條紙檢測(cè)濕度、海綿和抹布檢測(cè)壓力，鋁箔則用于偵測(cè)運(yùn)動(dòng)。而以HB鉛筆著色便條紙后，則可讓紙用于檢測(cè)酸度。鋁箔和導(dǎo)電銀油墨則被用來(lái)偵測(cè)溫度的差異。

　　研究人員們將所有的材料放在一起成為一個(gè)簡(jiǎn)單的紙質(zhì)平臺(tái)，然后再將它連接到一款可根據(jù)外在刺激偵測(cè)導(dǎo)電率變化的裝置。

　　例如，當(dāng)濕度增加時(shí)，提高了該平臺(tái)儲(chǔ)存電荷或電容的能力。將傳感器暴露于酸性溶液中，則會(huì)使其電阻增加，而當(dāng)暴露于鹼性溶液時(shí)隨之降低。隨著溫度改變，該平臺(tái)也偵測(cè)到電壓的變化。將手指接近平臺(tái)時(shí)，還會(huì)擾亂其電磁場(chǎng)，而使其電容降低。

　　研究團(tuán)隊(duì)充份利用所使用的材料特性，包括其多孔性、吸附性、彈性與尺寸，開(kāi)發(fā)出低成本的感測(cè)平臺(tái)。他們還展示透過(guò)單一的整合平臺(tái)，可同時(shí)且即時(shí)地偵測(cè)多種不同的外在刺激。

　　在完全自主的多功能軟性傳感器平臺(tái)實(shí)現(xiàn)商用化以前，必須先克服幾種挑戰(zhàn)。Hussain解釋，例如，必須進(jìn)一步發(fā)展與這種紙質(zhì)皮膚之間的無(wú)線互動(dòng)。同時(shí)，也需要進(jìn)行可靠性測(cè)試，以評(píng)估傳感器可持續(xù)多長(zhǎng)的時(shí)間，以及在經(jīng)歷劇烈彎曲狀況時(shí)的表現(xiàn)有多理想。

　　“下一個(gè)階段則是針對(duì)醫(yī)療監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等應(yīng)用最佳化在此平臺(tái)上的傳感器互動(dòng)。這款軟性且適形的傳感器平臺(tái)可望同時(shí)為多種生命征象進(jìn)行即時(shí)監(jiān)測(cè)，包括心跳、血壓、呼吸模式與動(dòng)作，”Hussain表示。

　　“例如，我們也可以將這項(xiàng)技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的功能移植至生物性生長(zhǎng)的皮膚上，并開(kāi)發(fā)出可在人體中連結(jié)神經(jīng)網(wǎng)路的機(jī)制，從而造福燒燙傷患者。其他應(yīng)用包括機(jī)器人、車輛技術(shù)以及環(huán)境調(diào)查等。”

　　轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)源：賽斯維傳感器網(wǎng)（m.tcmtest.cn）