加州大學伯克利分校的工程師為“工作文件”這一術(shù)語賦予了新的含義。他們使用廉價的材料，將可折疊的電子開關(guān)和傳感器直接制造在紙上，以及原型發(fā)生器，超級電容器和其他電子設(shè)備，用于各種應(yīng)用。

在過去的十年中，開發(fā)紙質(zhì)電子產(chǎn)品的研究已經(jīng)加速。除了可用性和低成本之外，紙張?zhí)峁┝艘粋€有趣的潛力：簡單地折疊它可以打開和關(guān)閉電路或以其他方式改變它們的活動 - 一種電子折紙。

【資料圖】

但是，為了實際使用而在具有足夠?qū)щ娦缘募埳现圃祀姌O的大多數(shù)努力已經(jīng)采用昂貴的金屬如金或銀作為導電材料，從而淹沒了紙作為基板的潛在節(jié)省。

這種新技術(shù)使用廉價的元素鉬作為導電金屬的來源。將其加入到溶液中的明膠中并與明膠中的碳結(jié)合。然后用溶液涂布紙并干燥。激光束精確地“寫入”所需的電路圖案，將鉬加熱到大約1000攝氏度并形成耐用的碳化鉬導體。

激光寫入電路的寬度約為100微米，約為人類頭發(fā)的直徑。紙張的所有未加熱部分保持不導電。明膠涂層不僅為導電化合物提供碳，而且還防止激光束燃燒紙張。

“如果沒有明膠，紙張會變成灰燼，” 機械工程教授，高級材料期刊論文的高級作者Liwei Lin說，這項報告采用了多功能的新技術(shù)。

做一份實際工作的“工作文件”

工程師們設(shè)想了新的一次性紙質(zhì)電子產(chǎn)品的廣泛潛力。例如，檢測重金屬污染的電路可以“書寫”在紙上以經(jīng)濟地監(jiān)測毒素。

Xining Zang(MS "14，Ph.D。"17 ME)領(lǐng)導的一個傳感器由一個集成在紙路上的幾個電極組成的傳感器可以檢測出一滴水中或一滴患者血液中的不安全鉛含量。這項研究是林氏實驗室的伯克利機械工程研究生。

“電極之間的間隙很小，樣品中存在重金屬會完成電路，”她解釋道。

該雜志文章的第一作者Zang現(xiàn)在是麻省理工學院的博士后科學家。

新的紙質(zhì)電子產(chǎn)品戰(zhàn)略來自Lin對新型開關(guān)，發(fā)電機和電池的研究，以及Zang對新材料的關(guān)注，以及對將折紙應(yīng)用于電子和機械應(yīng)用這一日益增長的領(lǐng)域的共同興趣。

“許多人一直在進行折紙研究，形成不同的建筑和不同的形狀來執(zhí)行不同的功能，”林說?！拔覀兊墓ぷ鳛榧垙埳系膶щ妳^(qū)域提供了一條通用且簡單的通道。我們現(xiàn)在已經(jīng)展示了在紙上書寫多功能導電圖案的實用性，以及折疊電子紙的耐久性，可用于開關(guān)電路和關(guān)閉“。

他希望這些演示可以引起人們對電容器和電池的關(guān)注。電池基本上由正電極和負電極組成，正電極和負電極由包含電解質(zhì)的小間隙隔開。他說，在紙電池中，正電極和負電極都可以印在紙上，這樣折疊紙就會產(chǎn)生它們之間所需的小間隙。

Zang帶來了她對紙質(zhì)電子項目的折紙和新材料的研究。她希望將能量生成，存儲和功能使用的組件(例如傳感器)集成在一張紙上。

“在一個特別需要便攜，可存儲和廉價的公共衛(wèi)生工具的發(fā)展中國家，一個獨立的一次性傳感器非常有用，”她說。

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