Neue Technologie: Integriertes elektronisches Sensorpapier zur taktilen Erkennung

- Jun 07, 2019-


Die Papierherstellung ist eine der vier wichtigsten Erfindungen in China. Papier ist die Weisheit der alten chinesischen Werktätigen, die über einen langen Zeitraum Erfahrungen gesammelt haben. Es besteht aus natürlichen oder künstlichen Cellulosefasern und Additiven, die bei der Erfassung und Verbreitung von Informationen im täglichen Leben der Menschen eine Rolle spielen. Wichtige Rolle. Ist es also möglich, Papier für zukünftige tragbare Smart Devices und Human Interface-Anwendungen bereitzustellen? Vor kurzem haben sich das Team des Associate Researcher des Shenzhen Institute of Advanced Technology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und das Team der University of California in Davis, Pan Tingrui, zusammengeschlossen, um die Berührungserfassungsfunktion in das Papier einzuführen elektronischer Abtastmechanismus in das Papier. Der entsprechende Artikel "Integrated Electronic Sensing Paper" wurde in der internationalen Fachzeitschrift "Advanced Functional Materials" (Iontronic Sensing Paper, All-in-One. Adv. Funct. Mater. 2019, 1807343) veröffentlicht . Student, Li Sen, Chang Yi und Pan Tingrui, die Co-Autoren sind.


In den letzten Jahren haben intelligente Verpackungen, intelligente tragbare elektronische Geräte und flexible Mensch-Maschine-Schnittstellen immer mehr Aufmerksamkeit erregt, und dieses Gebiet hat sich zu einem Brennpunkt der wissenschaftlichen Forschung entwickelt. Das Streben nach hoher Empfindlichkeit, niedrigen Kosten, 3D-Struktur und Oberflächenanpassungsfähigkeit ist zu einem wichtigen Trend geworden. Als weiches, faltbares, bedruckbares, spaltbares, wegwerfbares und abbaubares Material ist Papier eine kostengünstige, langfristig flexible Plattform für die chemische und biologische Sensorik. Beispielsweise sind pH-Teststreifen, Blutzuckerteststreifen, Teststreifen für die frühe Schwangerschaft, organische Gassensoren auf Papierbasis, DNA- und Proteinsensoren weit verbreitete biochemische Sensoren. Die zuvor beschriebenen druckempfindlichen Papiere und daraus hergestellten Drucksensoren basieren hauptsächlich auf drei vorhandenen Erfassungsmechanismen, nämlich resistiv, kapazitiv und triboelektrisch. Sie haben Probleme wie komplizierte Herstellungsverfahren, geringe Reaktionslinearität und Reaktionsgeschwindigkeit. Darüber hinaus können die derzeit gemeldeten Sensoren auf Papierbasis die druckbaren, scherbaren und faltbaren Eigenschaften des Papiers nicht voll ausnutzen.


Das vom Team entwickelte integrierte elektronische Sensorpapier konnte die oben genannten Mängel ausgleichen. Basierend auf dem flexiblen Ion-Off-Sensormechanismus schlug das Forscherteam ein elektronisches Sensorpapier (ISP) als integrierte flexible Sensorplattform vor, das sowohl Ionen- als auch Elektrodenbereiche enthält und eine direkte Bedruckbarkeit, benutzerdefinierte Schneidbarkeit und dreidimensionale Faltung aufweist. Der ISP kann die Drucksensorvorrichtung in Form einer zweidimensionalen Ebene oder eines dreidimensionalen Origamis einfach durch papierspezifische Vorgänge wie Drucken, Schneiden, Falzen und Kleben aufbauen. Darüber hinaus beträgt die Empfindlichkeit des ISP - Geräts 10 nF / kPa / cm2, was mindestens dem Tausendfachen der Empfindlichkeit des kapazitiven Stromsensors mit einer Auflösung von 6,25 Pa, einer schnellen mechanischen Reaktionszeit von einer Millisekunde und einer hohen Reaktionslinearität (R2) entspricht > 0,996). . Darüber hinaus erstellte das Team ein theoretisches Modell für das ISP-Gerät, aus dem abgeleitet und überprüft wurde, ob das Modell die Kapazitäts-Druck-Eigenschaften des ISP angemessen erklären kann.


Dank der einzigartigen Papierleistung kann ISP in jede Form geschnitten und nahtlos in Objekte oder deren Verpackung integriert werden, um Gewichtsänderungen zu erkennen. ISP kann auch gefaltet werden, um ein intelligentes 3D-Origami mit elektronischer Schnittstelle zu erstellen, z. B. mit einem hochvolumigen, gesteuerten, hochempfindlichen Papierklavier und einem tragbaren Origami-Armband zur kontinuierlichen Überwachung von Pulswellenformen. Darüber hinaus kann der ISP mit einer Sandwich-Struktur eine 16 × 16-Drucksensoranordnung aufbauen, mit der die chinesische Kalligraphie verfolgt und aufgezeichnet werden kann. Handschrift und Druckverteilung.
Diese Arbeit bietet eine einfache und kostengünstige Methode für Papiererkennungsplattformen. ISP demonstriert das Konzept des Original-Smart-Papers nach dem Prinzip der elektronischen Erkennung mit signifikanten Erkennungsvorteilen in der Mensch-Maschine-Schnittstelle, Smart Packaging. Health Wearable hat breite Anwendungsmöglichkeiten.


Das Projekt wurde von der National Natural Science Foundation in China, dem Ministerium für Wissenschaft und Technologie, dem Guangdong-Teamplan „Zhujiang Talent“ und dem Shenzhen Science and Technology Plan unterstützt.


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

Prinzip, Struktur, Material und Herstellungsprozess von elektronischem Sensorpapier


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

Anwendung von elektronischem Sensorpapier auf Pulswellenmessung und Origami-Piano


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

Anwendung von Electron Sensing Paper in Druckverteilung von Weight Measuring Kit und handschriftlichem Pinsel


Ein paar:Das Joint Lab des Nationalen Innovationszentrums für intelligente Sensoren wurde ins Leben gerufen, das auf intelligente Autos und andere Bereiche abzielt. Der nächste streifen:Octopus Sucker inspirierter viskoser tragbarer Sensor und Unterwassersonarsensor