深圳商報(bào)2019年5月9日訊 （記者袁斯茹）如果紙有了觸覺，會(huì)有哪些不一樣？近日，深圳先進(jìn)院的常煜博士給記者展示了一架折疊紙鋼琴：紙質(zhì)的按鍵可以識(shí)別彈奏的輕重，從而像真的鋼琴一樣發(fā)聲。常煜說，他們的團(tuán)隊(duì)和加州大學(xué)戴維斯分校的潘挺睿教授團(tuán)隊(duì)合作，將離電子傳感機(jī)制引入紙張中，讓紙有了“觸覺”。

紙觸覺來自“獨(dú)特配方”

自去年以來，各大廠商紛紛推出折疊屏手機(jī)，柔性屏成為熱門詞。而常煜團(tuán)隊(duì)將這種“柔性”發(fā)揮到另一種極致：讓本就柔軟的紙張擁有觸覺傳感功能，可以感受到壓力的大小。

常煜告訴記者，這項(xiàng)技術(shù)的核心在于，在普通紙張里加入了“獨(dú)特配方”的離子材料。

據(jù)悉，研究團(tuán)隊(duì)基于柔性離電子傳感機(jī)制，曾先后設(shè)計(jì)過離子液體、凝膠等形態(tài)的材料，而最終讓紙張擁有觸覺的，是油墨型離子材料。

“將離電子、傳感器、電極等元器件組合在一起，并且達(dá)到足夠的靈活度和柔軟度，這種油墨型材料可以印刷、噴灑在紙張、布料、薄膜、橡膠等材料上。”常煜介紹道，“原本普通的材料，就變成了能感受到壓力的傳感器。”

開頭提到的折疊紙鋼琴，就是普通紙張變離電子傳感器的一種，而這種一體式離電子傳感紙（簡稱ISP），其厚度相比普通紙張并無很大變化。

可印刷剪切折疊比人手觸覺靈敏

據(jù)常煜介紹，人的手最多可以分辨間隔2毫米的物體，而離子傳感器的空間分辨率達(dá)到了0.5毫米。

其實(shí)紙張并不是第一次擁有觸覺。此前，已經(jīng)有電阻式、壓電式、電容式的柔性壓力傳感技術(shù)，不過它們存在制備方法較為復(fù)雜、響應(yīng)線性度和響應(yīng)速度較低等問題。此外，之前的紙基傳感器都未能充分利用紙張的可印刷、可剪切及可折疊的特點(diǎn)。

常煜說，團(tuán)隊(duì)開發(fā)的一體式離電子傳感紙，很好地彌補(bǔ)了上述缺憾，不僅在靈敏度、柔韌度、透明度上有了提升，其制造成本也大大下降，“材料本身的成本比較低，主要是研發(fā)投入比較多。”常煜告訴記者。

相關(guān)技術(shù)還可用于可穿戴設(shè)備等方面

讓紙張擁有觸覺只是團(tuán)隊(duì)成果應(yīng)用的一方面，一體式離電子傳感技術(shù)還可用于可穿戴設(shè)備、醫(yī)療、機(jī)器人等方面。

比如基于離電子橡膠材料的電子皮膚，理論上可以比人手識(shí)別出更加精細(xì)的物體和紋理。常煜給記者現(xiàn)場演示，通過一個(gè)電子皮膚包裹的仿生指尖，可以輕松地觸摸出盲文的紋理，幫助視覺障礙患者學(xué)習(xí)盲文。“此外，如果給服務(wù)機(jī)器人穿上電子皮膚，讓它們擁有靈敏觸覺，也可以改善人機(jī)交互方式，讓它們更好地和人類互動(dòng)。”常煜說。

此外，團(tuán)隊(duì)還制作了可穿戴折紙手環(huán)，可以直接測到脈搏波的信號(hào)，并從其中提取心率、呼吸、血壓等各種有用信息，甚至可以分析人的情緒壓力。而傳統(tǒng)的手表手環(huán)使用光學(xué)測量原理，是間接的測量。“如果在現(xiàn)有的光學(xué)測量基礎(chǔ)上加入壓力測量，可以把手腕運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的‘錯(cuò)誤信號(hào)’剔除，使測量結(jié)果更準(zhǔn)確。”常煜告訴記者。

此外，在醫(yī)療方面，由于傳感原件的整體厚度可低至0.01毫米，并且具有良好的柔韌性和生物兼容性，讓醫(yī)療器械穿上這層“觸覺的外衣”，比如插入式的醫(yī)療導(dǎo)管，也可以實(shí)現(xiàn)患者生理壓力的實(shí)時(shí)監(jiān)測。