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价低廉传感器诞生 可实现环境监测

 日前,沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学的科研人员研发出名为“纸皮肤”的低成本传感器。据悉,该传感器可用于侦测运动,并有望同时为多种生命征象进行实时监测,包括心跳、血压、呼吸模式与动作等。

  目前,可穿戴式与软性电子产品正在各种不同应用领域的展现出良好的发展前景,但这一技术往往使用昂贵且复杂的材料与工艺,制约其大规模的应用。此次,沙特科研人员利用铝箔、便条纸、海绵与磁带等日常材料,开发出这款可侦测环境要素的低成本传感器,试图为商用化可负担的高性能感测组件研发提供思路。

  该传感器具体原理,即研究小组使用便条纸检测湿度、海绵和抹布检测压力,铝箔则用于侦测运动。而以HB铅笔着色便条纸后,则可让纸用于检测酸度。铝箔和导电银油墨则被用来侦测温度的差异。同时,研究人员将所有的材料放在一起构建成一个简单的纸质平台,然后再将它连接到一款可根据外在刺激侦测导电率变化的设备。研究者充份利用所使用的材料特性,包括其多孔性、吸附性、弹性与尺寸,开发出低成本的感测平台。

  研究人员通过这一单一的整合平台,展示了其可同时且实时地侦测多种不同的外在刺激的能力。实际使用时,例如当湿度增加,提高了该纸质平台储存电荷或电容的能力;将传感器暴露于酸性溶液中,则会使其电阻增加,而当暴露于碱性溶液时随之降低;随着温度改变,该平台也侦测到电压的变化;将手指接近平台时,还会扰乱其电磁场,而使其电容降低。

  据研究人员介绍,在完全自主的多功能软性传感器平台实现商用化以前,必须先克服几种挑战。例如,要进一步发展与这种纸质皮肤之间的无线互动;并需要进行可靠性测试,以评估传感器可持续的时间或在经历剧烈弯曲状况时的具体表现。研究者表示,其下一阶段将针对医疗监测系统等应用,优化在此类平台上的“纸皮肤”传感器互动,有望同时为多种生命征象进行实时监测,包括心跳、血压、呼吸模式与动作等。


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