深圳商報2019年5月9日訊 （記者袁斯茹）如果紙有了觸覺，會有哪些不一樣？近日，深圳先進院的常煜博士給記者展示了一架折疊紙鋼琴：紙質的按鍵可以識別彈奏的輕重，從而像真的鋼琴一樣發聲。常煜說，他們的團隊和加州大學戴維斯分校的潘挺睿教授團隊合作，將離電子傳感機制引入紙張中，讓紙有了“觸覺”。
紙觸覺來自“獨特配方”
自去年以來，各大廠商紛紛推出折疊屏手機，柔性屏成為熱門詞。而常煜團隊將這種“柔性”發揮到另一種極致：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，這項技術的核心在于，在普通紙張里加入了“獨特配方”的離子材料。
據悉，研究團隊基于柔性離電子傳感機制，曾先后設計過離子液體、凝膠等形態的材料，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到了0.5毫米。
其實紙張并不是第一次擁有觸覺。此前，已經有電阻式、壓電式、電容式的柔性壓力傳感技術，不過它們存在制備方法較為復雜、響應線性度和響應速度較低等問題。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。
常煜說，團隊開發的一體式離電子傳感紙，很好地彌補了上述缺憾，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，主要是研發投入比較多。”常煜告訴記者。
相關技術還可用于可穿戴設備等方面
讓紙張擁有觸覺只是團隊成果應用的一方面，一體式離電子傳感技術還可用于可穿戴設備、醫療、機器人等方面。
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別出更加精細的物體和紋理。常煜給記者現場演示，通過一個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習盲文。“此外，如果給服務機器人穿上電子皮膚，讓它們擁有靈敏觸覺，也可以改善人機交互方式，讓它們更好地和人類互動。”常煜說。
此外，團隊還制作了可穿戴折紙手環，可以直接測到脈搏波的信號，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。而傳統的手表手環使用光學測量原理，是間接的測量。“如果在現有的光學測量基礎上加入壓力測量，可以把手腕運動所產生的‘錯誤信號’剔除，使測量結果更準確。”常煜告訴記者。
此外，在醫療方面，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，讓醫療器械穿上這層“觸覺的外衣”，比如插入式的醫療導管，也可以實現患者生理壓力的實時監測。