一些工业、汽车和医疗保健应用依赖于精确和精确的压力测量。柔性和可穿戴压力传感器通常使用石油基聚合物制造。使用这种不可生物降解的塑料产生的固体废物对环境有害。为了避免这个问题，印度科学研究所(IISc)的研究人员现在制作了以纸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，以数字的形式显示其大小。目前，基于纸的电子器件因其天然的生物降解性、优良的柔韧性、多孔纤维结构、重量轻、成本低而受到越来越多的关注。然而，目前开发的基于纸张的传感器有一定的缺点。
“在任何传感器中，灵敏度和动态范围之间总是存在权衡。我们想要高灵敏度。灵敏度本质上是对我们所能检测到的最小实体(压力量)的测量。纳米科学与工程中心(CeNSE)教授纳瓦坎塔·巴特说:“我们希望在更大范围内感知这一数量。”纳瓦坎塔·巴特是发表在ACS可持续化学与工程杂志上的论文的通讯作者。他的团队提出了一种纸传感器的设计，凭借其结构和多层结构，实现了高灵敏度，可以检测大范围的压力(0-120 kPa)，响应时间为1毫秒。
该传感器由镀锡单硫化物(SnS)的普通和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。“纸本身是一种绝缘体。主要的挑战是选择合适的3D设备结构和材料，以赋予纸张导电性能，”CeNSE的前博士生、该论文的第一作者Neha Sakhuja说。
当对传感器表面施加压力时，纸层之间的气隙减小，增加了这些层之间的接触面积。接触面积越大，导电性越好。在释放压力时，气隙再次增加，从而降低导电。这种电导率的调制驱动了纸张传感器的传感机制。
“我们的主要贡献是设备的简单性。这就像做纸折纸一样，”巴特解释道。
该传感器有望发展成为一种灵活的可穿戴电子设备，特别是在医疗保健领域。例如，研究团队将它安装在人的脸颊上，以研究咀嚼时的运动，将它绑在手臂上监测肌肉收缩，并在手指上跟踪敲击。该团队甚至设计了一个数字可折叠键盘，使用内部纸质压力传感器来演示设备的可用性。
“这种设备的未来应用只受限于我们的想象力，”巴特说。“我们(也)希望致力于提高这些传感器的稳定性和耐用性，并可能与工业界合作大量生产它们。”
