A fabricação de papel é uma das quatro maiores invenções da China. O papel é a sabedoria dos antigos trabalhadores chineses através de acumulação de experiência a longo prazo. Consiste em fibras de celulose naturais e artificiais e aditivos, que desempenham um papel no registro e divulgação de informações no cotidiano das pessoas. Papel importante. Então, é possível fazer o papel servir futuros dispositivos inteligentes portáteis e aplicativos de interface humana? Recentemente, a equipe do Pesquisador Associado do Instituto de Tecnologia Avançada de Shenzhen da Academia Chinesa de Ciências, e a equipe da Universidade da Califórnia em Davis, Pan Tingrui, se uniram para trazer a função de sensoriamento de toque para o papel, introduzindo o mecanismo de detecção eletrônica no papel. O artigo relacionado "Integrated Electronic Sensing Paper" foi publicado na revista acadêmica internacional "Advanced Functional Materials" (All-in-One Iontronic Sensing Paper. Adv. Funct. Mater. 2019, 1807343), artigo Um autor é um Ph.D. . estudante, Li Sen, Chang Yi e Pan Tingrui, que são co-autores.

Nos últimos anos, embalagens inteligentes, dispositivos eletrônicos portáteis inteligentes e interfaces homem-máquina flexíveis têm atraído cada vez mais atenção, e esse campo se tornou um ponto quente na pesquisa científica. A busca por alta sensibilidade, baixo custo, adaptabilidade estrutural e de superfície 3D tornou-se uma tendência importante. Como um material macio, dobrável, imprimível, clivável, descartável e degradável, o papel é uma plataforma flexível de baixo custo e longo prazo para produtos químicos e biossensores. Por exemplo, tiras de teste de pH, tiras de teste de glicose no sangue, tiras de teste de gravidez precoce, sensores de gás orgânico baseados em papel, sensores de DNA e proteína são sensores bioquímicos amplamente utilizados. Os papéis sensíveis à pressão e os sensores de pressão anteriormente relatados feitos a partir deles são baseados principalmente em três mecanismos de detecção existentes, ou seja, resistivos, capacitivos e triboelétricos. Eles têm problemas como métodos de preparação complicados, baixa linearidade de resposta e velocidade de resposta. Além disso, os sensores baseados em papel atualmente relatados não aproveitam ao máximo as características imprimíveis, cortáveis e dobráveis do papel.

O papel de sensor eletrônico integrado desenvolvido pela equipe compensou as deficiências acima. Com base no mecanismo de detecção de ion-off flexível, a equipe de pesquisa propôs um papel de sensor eletrônico (ISP) como uma plataforma de sensor flexível integrada que contém regiões de íons e eletrodos e possui capacidade de impressão direta, capacidade de corte personalizada e dobragem tridimensional. O ISP pode construir o dispositivo sensor de pressão na forma de um plano bidimensional ou origami tridimensional simplesmente por operações específicas do papel, como impressão, corte, dobramento e colagem. Além disso, a sensibilidade do dispositivo ISP é de 10nF / kPa / cm2, que é pelo menos vários milhares de vezes maior do que o sensor capacitivo de corrente, com resolução de 6,25Pa, tempo de resposta mecânico rápido de um milissegundo e alta linearidade de resposta (R2 > 0,996). . Além disso, a equipe também estabeleceu um modelo teórico para o dispositivo ISP, derivando e verificando se o modelo pode explicar razoavelmente as características de capacitância-pressão do ISP.

Graças ao desempenho único do papel, o ISP pode ser cortado em qualquer formato e perfeitamente integrado a objetos ou suas embalagens para detectar mudanças de peso; O ISP também pode ser dobrado para construir origami 3D inteligente com interface eletrônica, por exemplo, com alto volume de piano de papel de alta sensibilidade controlada e bracelete de origami usável para monitoramento contínuo de formas de onda de pulso; Além disso, com uma estrutura em sanduíche, o ISP pode construir um conjunto de sensores de pressão de 16 × 16 que possa rastrear e registrar a caligrafia chinesa. Caligrafia e distribuição de pressão.
Este trabalho fornece um método simples e de baixo custo para plataformas de detecção de papel. ISP demonstra o conceito de papel inteligente original a partir do princípio do sensoriamento eletrônico, com vantagens sensoriais significativas na interface homem-máquina, embalagem inteligente. Saúde wearable tem amplas perspectivas de aplicação.

O projeto contou com o apoio da Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, do Programa de Pesquisa e Desenvolvimento Chave do Ministério da Ciência e Tecnologia, do plano de equipe de Guangdong “Zhujiang Talent” e do Plano de Ciência e Tecnologia de Shenzhen.

Princípio, estrutura, material e processo de preparação de papel sensor eletrônico

Aplicação de papel sensor eletrônico na medição de ondas de pulso e piano de origami

Aplicação de papel para detecção de elétrons na distribuição de pressão do kit de medição de peso e pincel manuscrito