出纸传感器日本科学家发明薄过纸的电子传感器，可接物联网，可降解

发布时间：2024-10-06 20:10:53

日本科学家发明薄过纸的电子传感器，可接物联网，可降解

据英国《每日邮报》2月25日报道，日本科学家发明了一种电子传感器，由纳米纸制成。这种电子设备仅1毫米厚，可接入物联网系统以用于传递数据。最神奇的是，该设备十分环保，无毒无害，而且可降解。

该传感器由大阪大学科学与工业研究所(ISIR)的科学家发明，该团队认为这一发明将改变未来人们在自然界收集数据的方式。他们在纳米纸内嵌入了小型湿度计，用于收集土壤湿度等数据。这一发明既可帮助科学家记录科学研究中的湿度，也可用于农业，比如及时提醒农民哪块土地需要浇水。

过去电子设备中的传感器都是塑料制成的，非常明显的缺点就是不可降解，污染环境。而据《朝日新闻》报道所称，这种纳米纸的厚度仅为纸浆纸的千分之一，小编的脑洞不够大，实在是想象不出来到底得有多薄呢！该纳米材料形似塑料，表面光滑，然而却可以降解，非常环保。因此，这种纳米纸传感器可以完美替代以往的塑料设备。

经过科学验证，这种纳米电子设备放入土壤40天左右，95%的纳米纸已经降解，金属零件也已生锈。该设备不光环保，维修成本也极低，可以随意放在任何想要收集数据的地方，而且没有后顾之忧。

科学家将继续深入研究，拓展纳米纸传感器的功能，用于收集其他数据。比如用作气体探测器，将其丢到火山口或其他危险区域用以收集数据。如果能做到这些方面，想必能服务于很多领域了。科学推动人类的进步，看到这种报导，真的让人感到开心！

“有料”的纸，折个传感器

本文来自微信公众号：X-MOLNews

高性能、低成本柔性电子器件在电子皮肤、智能机器人、能源存储等领域具有极大的应用需求。传统的柔性电子器件多以聚合物材料为基底，不仅依赖于日趋枯竭的石化能源还不可避免的带来二次环境污染。以天然纤维素为基质的纸张，来源广泛，低成本，可再生利用，可生物降解，还具有良好的力学性能，在一次性及低使用寿命要求（如用于医学诊断）电子器件的构筑中展现出独特的优势。

近日，美国宾汉姆顿大学Jeffrey M. Mativetsky 教授团队以纸为基底，通过浸渍聚(3,4-乙撑二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT/PSS）溶液，简便实现了具有卓越性能稳定性的新型力学传感器的制备 。基于纸张本身的多孔微结构，在压力刺激下通过层间接触面积的变化调节器件导电电流，从而实现外界应力刺激的捕捉与反馈。

纸基传感器制备过程及形貌表征。图片来源：ACS Appl. Mater. Interfaces

在纸张表面沉积PEDOT/PSS溶液改性，纸张表面多孔结构能够基本保持不变且表面呈现蓝色。通过将多张改性纸张叠加构筑层状功能器件，性能测试表明：层状器件在压力刺激下产生较明显的导电电流变化，响应速度低至20 ms；同时30,000余次的压力循环测试后力致电流变化只衰减4.6%，表明其具有卓越的性能稳定性。

纸基传感器件性能测试。图片来源：ACS Appl. Mater. Interfaces

采用导电原子力显微镜（CAFM）对纸基传感膜压力传导机理进行原位分析：对于单层纸基功能膜其在（5 ~160 nN）压力作用下，其电流变化幅度仅有13%；而双层纸基膜在相同压力作用下，电流变化捕捉分辨率提升3倍；上述结果表明AFM探针压力刺激下纸基功能膜层间形成局部接触点是器件高灵敏度的关键。同时，随着施加应力的增大，纸基膜层间接触面积及器件导电性逐步增加。