普通的纸和铅笔用来制作原始的传感器

(Phys.org)--中国科技大学的一组研究人员发现，用普通铅笔在纸上画出的线条可以用作简单的传感器。在他们发表在“高级功能材料”上的论文中，研究小组描述了他们如何测试纸张和铅笔传感器的想法，并提出了可能有用的应用。“新科学家”提供了该团队所做工作的一些背景知识。

当一个人用铅笔在一张纸上画一条线时，他们是在铺一层石墨，一种不太导电的材料。但是，研究人员指出，通过测量当电通过石墨时会产生多大的电阻，就有可能注意到所发生的变化，例如页面弯曲时发生的变化。例如，如果在一张纸上画出一个大的长方形，就可以通过测量电阻来判断纸张的弯曲方向和组成传感器的大小。

为了观察他们的传感器是否有用，研究人员将其应用于单个手指，并发现他们能够检测手指弯曲的程度。同样的事情发生在把手指粘在尺子上时，他们能够分辨出手指弯曲的程度。他们还发现，当放在一本打开的书中时，他们可以推断出所创造的角度。他们指出，这种简单的传感器只需两个小电池就可以操作，只需3伏--它的响应/放松时间也很快--只有110毫秒。

研究小组解释说，这项研究的目的是探索可穿戴传感器的新可能性。他们承认，纸/铅笔传感器不能正确地应用于该应用程序，但他们相信它可以用于警报系统，或其他简单的应用程序，甚至作为年轻人的教学辅助工具。他们指出，他们的粗传感器被证明与商业上可用的传感器一样有效，这意味着它可能提供一种方法来批量生产非常廉价的传感器，用于广泛的应用，特别是在短期用途或需要经常更换传感器的地方。

摘要功能性电气设备在结构健康监测系统、人体友好的可穿戴交互系统、智能机器人、甚至未来的多功能智能房等方面有着广阔的应用前景。本文提出了一种利用柔性印刷纸上的铅笔轨迹高效构建高灵敏度石墨应变传感器的低成本制造策略。该应变传感器只需3V的两个电池电压即可工作，可用于快速响应/松弛时间为110 ms、高规范因子(GF)为536.6、稳定性>万次弯曲循环的各种微结构变化和人体运动的监测。通过对传感器使用行为的研究发现，微裂纹发生在铅笔轨迹的表面，对应变传感器的功能有很大的影响。通过对材料和器件结构的精细设计，应变传感器的这些性能达到甚至超过了现有应变传感器件的性能。纸上笔(POP)法可进一步开发便携、环保、经济的纸上实验室应用，为其他多功能器件的制造提供了一种有价值的方法。