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KAUST的電子工程師利用廚房中隨手就能找到的鋁箔、便條紙、海綿與磁帶等日常材料，開發出一款可偵測觸摸、壓力、溫度、酸度與濕度等外在刺激的低成本感測器
（來源：KAUST）

來自沙烏地阿拉伯阿布杜拉國王科技大學(King Abdullah University of Science and Technology；KAUST)的電子工程師們利用鋁箔、便條紙、海綿與磁帶，開發出一種名為「紙皮膚」(Paper Skin)的低成本感測器，可用於偵測包括觸摸、壓力、溫度、酸度與濕度等外來刺激。

這款目前仍在開發中的Paper Skin感測器採用了各種經濟實惠的低成本材料，同時整合諸多功能，據稱能夠表現地像其他的人造皮膚應用一樣。

可穿戴式與軟性電子產品正展現在各種不同應用領域的發展前景，例如無線監測病人的健康狀況與免觸控的電腦介面等，但目前在這方面的研究往往使用昂貴且複雜的材料與製程。

「我們的研究成果可望帶來徹底改變電子產業的潛力，並為商用化可負擔的高性能感測元件敞開了大門，」KAUST電子工程系副教授Muhammad Mustafa表示。這項研究在該校的整合奈米技術實驗室進行。

「以往在這方面的研究多米採用複雜的材料或製程，」Hussain指出，「經化學機能的噴墨列印或真空技術處理過的紙類雖然便宜，但所表現出的功能也十分有限。如今，我們所展示的是一種可加以擴展的『車庫』(garage)製造途徑，只需利用日常生活中現成可用或甚至家中就能找到的廉價元件。」

研究小組使用便條紙檢測濕度、海綿和抹布檢測壓力，鋁箔則用於偵測運動。而以HB鉛筆著色便條紙後，則可讓紙用於檢測酸度。鋁箔和導電銀油墨則被用來偵測溫度的差異。

研究人員們將所有的材料放在一起成為一個簡單的紙質平台，然後再將它連接到一款可根據外在刺激偵測導電率變化的裝置。

Paper Skin是一款簡單的紙質平台，能根據外在刺激偵測導電率變化
（來源：KAUST）

例如，當濕度增加時，提高了該平台儲存電荷或電容的能力。將感測器暴露於酸性溶液中，則會使其電阻增加，而當暴露於鹼性溶液時隨之降低。隨著溫度改變，該平台也偵測到電壓的變化。將手指接近平台時，還會擾亂其電磁場，而使其電容降低。

研究團隊充份利用所使用的材料特性，包括其多孔性、吸附性、彈性與尺寸，開發出低成本的感測平台。他們還展示透過單一的整合平台，可同時且即時地偵測多種不同的外在刺激。

在完全自主的多功能軟性感測器平台實現商用化以前，必須先克服幾種挑戰。Hussain解釋，例如，必須進一步發展與這種紙質皮膚之間的無線互動。同時，也需要進行可靠性測試，以評估感測器可持續多長的時間，以及在經歷劇烈彎曲狀況時的表現有多理想。

「下一個階段則是針對醫療監測系統等應用最佳化在此平台上的感測器互動。這款軟性且適形的感測器平台可望同時為多種生命徵象進行即時監測，包括心跳、血壓、呼吸模式與動作，」Hussain表示。

「例如，我們也可以將這項技術所實現的功能移植至生物性生長的皮膚上，並開發出可在人體中連結神經網路的機制，從而造福燒燙傷患者。其他應用包括機器人、車輛技術以及環境調查等。」

編譯：Susan Hong

(參考原文：Artificial skin sensor provide low-cost environmental monitoring solution，by Paul Buckley)

資料來源:電子工程專輯