Nova Tecnologia: Papel Sensor Integrado Eletrônico Para Sensores Táteis

- Jun 07, 2019-


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.


Principle, structure, material and preparation process of electronic sensor paper

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


Application of electronic sensor paper on pulse wave measurement and origami piano

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


Application of Electron Sensing Paper in Pressure Distribution of Weight Measuring Kit and Handwritten Brush

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


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