纸张也智能 可触觉传感

　　离电子传感纸在脉搏波测量及折纸钢琴上的应用（资料图片）

　　这种纸质手写板，可将纸上画出的图案同步到手机或电脑中 （资料图片）

　　由美国卡内基梅隆大学的研究人员开发的触控纸 （资料图片）

　　离电子传感纸做成的感应手套 （资料图片）

　　□那拉

　　最近折叠屏手机大热，华为推出一款基于第五代移动通信技术（5G）的折叠屏手机，已在世界移动通信大会期间“刷屏”。这种新款手机离不开“柔性显示屏”等技术的开发。而最近，中科院的一项研究又让这种“柔性”发挥到另一种极致。他们将离电子传感机制引入纸张中，使得纸张拥有了触觉传感功能。或许有一天，我们不用拿手机，只需拿出一张纸便可以用来打电话、刷微信。

　　A、创新在于充分发挥纸张特点

　　造纸术是中国四大发明之一。而纸张作为一种柔软、可折叠、可印刷、可切割、一次性、可降解的材料，成本低廉，长期以来它一直是各种化学实验和生物传感实验中最常用到的介质。例如pH试纸、血糖试纸、早孕检测试纸、纸基有机气体传感器、DNA和蛋白质传感器等。可见纸张的应用十分广泛。

　　早前，中国柔宇科技的一种RoWrite柔记智能手写板已让我们感受到用普通的纸张当手写板，在上面画画、写字便立刻可以在电脑或手机屏幕上显现、存档的神奇效果。它使用的是一种柔性电子传感技术，让手写板可以在很轻微的书写力度下，也能准确感应，保证传送到电脑中的画面或书写痕迹顺滑无断点。但它并不是将普通的纸张变得神奇，毕竟还只是借助手写板来传送画面。

　　美国卡内基·梅隆大学的研究人员开发出一种新技术，倒真的把纸张变“活”。这种纸张叫“触摸感应纸”，看起来与普通的纸张无异，其实整套系统包括一层导电薄膜和一种特殊的碳载涂料，只需用这种涂料在纸上书写，即可以追踪书写笔迹并将其自动转化成数字信号。

　　但此次中科院深圳先进技术研究院的研究，却有些与众不同，它更加充分地利用了纸张的可印刷、可剪切及可折叠等特性，克服了之前一些研究成果中关于制备方法较为复杂、较低的响应线性度和响应速度等问题，让纸张更具体地实现了智能化——具有直接印刷性、定制可切割性和三维可折叠性等功能。

　　相关论文《一体式离电子传感纸》1月初发表在国际著名学术期刊《先进功能材料》上，第一作者是博士研究生李森。

　　B、实现“原创智能纸”的概念

　　这个“一体式离电子传感纸”项目来自中国科学院深圳先进技术研究院的常煜副研究员团队与美国加州大学戴维斯分校的潘挺睿教授团队合作。研究团队基于柔性离电子传感机制，提出了将“离电子传感纸”（以下称为ISP）作为一体化柔性传感平台，此平台同时包含离子区域与电极区域，并且具有直接印刷性、定制可切割性和三维可折叠性。

　　也就是说，可以仅通过对纸张才有的特定操作，例如打印、切割、折叠和胶合，以二维平面或三维折纸的形式来构造压力传感器。据说，这种ISP传感器的灵敏度至少是当前电容式传感器的数千倍，分辨率也相当不错。

　　ISP还可以被切割成任何形状，并与物体或其包装无缝集成。它还可以被折叠，构建成带有电子接口的“智能3D折纸”，例如折成具有高低音量控制的高灵敏度纸钢琴，或是用于连续监测脉搏波形的可穿戴折纸手环。

　　另外，借助三明治结构，ISP甚至可以构建一个16×16的压力传感阵列，此传感阵列可以追踪和记录中国书法的笔迹和压强分布，也可以用来测量物体的重量。

　　这项研究为纸质作为传感平台提供了一种简单且低成本的方法。ISP传感器通过离电子传感原理实现了“原创智能纸”的概念，而且目前来看，它具有显著的传感优势，未来在人机界面、智能包装、健康可穿戴方面具有广泛的应用前景。

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