基于层叠纸张的柔性压力传感器，可用于人机交互

工业、汽车和医疗等行业都需要精确的压力测量。柔性可穿戴压力传感器通常采用石油基聚合物制造而成。采用这种不可生物降解材料带来的固体废物对环境有害。据麦姆斯咨询报道，为了避免上述问题，印度科学院（IISc）的研究人员开发出了一种采用纸张作为介质的压力传感器。

压力传感器检测物理压力并将其转换为电信号，然后以数字形式显示压力值。纸基电子器件由于其天然的生物降解性、优异的柔韧性、多孔纤维结构、重量轻以及成本低等优势而受到越来越多的关注。不过，迄今为止开发的基于纸张的传感器仍存在一些缺点。

该研究成果的共同通讯作者IISc纳米科学与工程中心（CeNSE）教授Navakanta Bhat表示：“对于所有传感器，在其灵敏度和动态范围之间总需要做权衡。在这里，我们希望高灵敏度。灵敏度本质上来说是我们能够检测的最小压力量。并且，我们希望在较宽的范围内具有高灵敏度。”Navakanta Bhat教授团队提出了一种纸张传感器设计，凭借其构造和多层结构，该传感器具有高灵敏度，能够以1毫秒的响应时间检测范围较宽的压力（0至120 kPa）。

该压力传感器由普通纸张和涂有单硫化锡（SnS）的波纹纤维素纸交替堆叠而成，形成多层结构。SnS是一种在特定条件下导电的半导体。该论文第一作者Neha Sakhuja介绍称：“纸本身是绝缘体，主要的挑战是选择合适的3D器件结构和材料来赋予纸张导电性能。”

当压力施加在传感器表面时，纸张层之间的空气间隙减小，增加了这些层之间的接触面积。接触面积越大，导电性越好。当压力释放时，空气间隙再次增大，从而降低了导电性。电导率的调制，实现了这种纸张传感器的传感机制。

Navakanta Bhat教授解释称：“这项研究的主要贡献在于器件的简单性，就像开发一种折纸。”

该传感器有望进一步开发成为一种柔性可穿戴电子器件，尤其适用于医疗保健领域。例如，该研究小组将它安装在人的脸颊上，以研究咀嚼时的动作；将它绑在手臂上以监测肌肉收缩；将其绕于手指上以跟踪敲击动作等。该团队甚至利用这种基于纸张的压力传感器设计了一款数字化的可折叠键盘，并演示了设备的可用性。

Bhat说：“这种纸基压力传感器的未来应用潜力无限。我们还想进一步提高这些传感器的稳定性和耐用性，并与产业界合作，大量生产这些传感器。”

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原文始发于微信公众号（MEMS）：基于层叠纸张的柔性压力传感器，可用于人机交互